KR20100103850A - Electrode and method for producing electrode - Google Patents

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Abstract

전극 활물질을 주 성분으로 하는 활물질층(35)이 금속제의 집전체(32)에 보유 지지된 전극(예를 들어, 리튬 이온 전지용 정극)(30)이 제공된다. 집전체(32)의 표면에는, 도전재(330)와 비수용성 폴리머 재료(334)를 함유하는 배리어층(33)이 형성되어 있다. 도전재(330)는, 소정의 평균 입경의 제1 도전 분말(331)과, 그 제1 도전 분말보다도 평균 입경이 큰 제2 도전 분말(332)을 적어도 포함한다. 배리어층(33)에 있어서의 제1 도전 분말(331)의 함유 비율은 제2 도전 분말(332)의 함유 비율보다도 많다.An electrode (for example, a lithium ion battery positive electrode) 30 in which an active material layer 35 mainly composed of electrode active materials is held in a metal current collector 32 is provided. On the surface of the current collector 32, a barrier layer 33 containing a conductive material 330 and a water-insoluble polymer material 334 is formed. The conductive material 330 includes at least a first conductive powder 331 having a predetermined average particle diameter and a second conductive powder 332 having a larger average particle diameter than the first conductive powder. The content rate of the 1st conductive powder 331 in the barrier layer 33 is larger than the content rate of the 2nd conductive powder 332.

Description

전극 및 전극 제조 방법 {ELECTRODE AND METHOD FOR PRODUCING ELECTRODE}Electrode and Electrode Manufacturing Method {ELECTRODE AND METHOD FOR PRODUCING ELECTRODE}

본 발명은, 전지(예를 들어, 리튬 이온 전지)의 구성 요소로서 사용되는 전극 및 그 제조 방법에 관한 것이다.This invention relates to the electrode used as a component of a battery (for example, lithium ion battery), and its manufacturing method.

또한, 본 출원은 2008년 1월 23일에 출원된 일본특허출원 제2008-013095호에 기초하는 우선권을 주장하고 있고, 그 출원의 전체 내용은 본 명세서 중에 참조로서 포함되어 있다.Moreover, this application claims the priority based on Japanese Patent Application No. 2008-013095 for which it applied on January 23, 2008, The whole content of the application is integrated in this specification as a reference.

전하 담체로서 기능하는 화학종을 방출할 수 있는 재료를 집전체에 보유 지지한 구성의 전극이 알려져 있다. 이러한 종류의 전극의 일례로서, 상기 화학종을 가역적으로 흡장 및 방출할 수 있는 재료(활물질)를 금속제 집전체에 보유 지지한 구성의 2차 전지용 전극을 들 수 있다. 이러한 전극은, 대극(對極) 사이에 개재된 전해질(전형적으로는 비수 전해질)을 리튬 이온이 왕래함으로써 충방전하는 리튬 이온 전지를 구축하는 정극(正極) 또는 부극(負極)으로서 바람직하게 사용될 수 있다. 활물질을 집전체에 보유 지지시키는 대표적인 방법으로서, 상기 활물질의 분말을 용매에 분산시킨 페이스트 또는 슬러리상의 조성물(활물질 조성물)을 전극 집전체에 부여하여 활물질 주체의 층(활물질층)을 형성하는 방법을 들 수 있다. 이 방법에 사용하는 활물질 조성물로서는, 환경 부하의 경감, 재료비의 저감, 설비의 간략화, 폐기물의 감량, 취급성의 향상 등의 관점으로부터, 상기 매체(활물질 분말 등의 분산매)를 구성하는 용매가 수계 용매인 수계의 활물질 조성물이 바람직하다.BACKGROUND ART An electrode having a structure in which a material capable of releasing a species that functions as a charge carrier is held in a current collector is known. As an example of this kind of electrode, the electrode for secondary batteries of the structure which hold | maintained the material (active material) which can reversibly occlude and discharge | release said chemical species in the metal electrical power collector is mentioned. Such an electrode can be suitably used as a positive electrode or a negative electrode for constructing a lithium ion battery which charges and discharges an electrolyte (typically a nonaqueous electrolyte) interposed between the counter electrodes and lithium ion flows. have. As a representative method for holding an active material in a current collector, a method of forming a layer (active material layer) of an active material main body by applying a paste or slurry composition (active material composition) obtained by dispersing the powder of the active material in a solvent (active material composition) to an electrode current collector Can be mentioned. As an active material composition used for this method, the solvent which comprises the said medium (dispersion medium, such as an active material powder) is an aqueous solvent from a viewpoint of reducing an environmental load, reducing a material cost, simplifying an installation, reducing waste, and improving handleability. Phosphorus-based active material composition is preferable.

그러나 활물질의 내용에 따라서는 수계 조성물의 사용에 의해 전지 용량의 저하 혹은 초기 내부 저항의 증대에 의한 방전 특성의 저하 등의 문제가 발생할 수 있다. 이들은 페이스트에 포함되는 활물질과 물의 반응에 기인할 수 있다. 예를 들어, 정극 활물질로서 리튬 니켈계 산화물 등의 리튬 천이 금속 산화물(리튬과 1종 또는 2종 이상의 천이 금속 원소를 구성 금속 원소로서 포함하는 산화물을 말함. 이하 동일.)을 사용하는 경우, 수계 용매에 분산된 정극 활물질의 표면에서 프로톤과 리튬 이온의 교환 반응이 발생하여, 그 결과로서 수계 활물질 조성물의 pH가 높은 값(즉, 알칼리성)이 될 수 있다. 이러한 고pH의 수계 활물질 조성물을 정극 집전체(예를 들어, 알루미늄제)에 부여하면, 상기 집전체의 표면에 고전기 저항성을 나타내는 화합물(예를 들어, 산화물, 수산화물)이 생성되기 쉬워지는 경우가 있다. 이러한 고전기 저항성 화합물의 생성은, 전지의 초기 내부 저항 증대의 요인(나아가서는, 고출력화를 방해하는 요인)이 될 수 있다.However, depending on the contents of the active material, problems such as a decrease in battery capacity or a decrease in discharge characteristics due to an increase in initial internal resistance may occur due to the use of an aqueous composition. These may be due to the reaction of the active material and water included in the paste. For example, in the case of using a lithium transition metal oxide such as lithium nickel-based oxide (an oxide containing lithium and one or two or more transition metal elements as a constituent metal element as the positive electrode active material. An exchange reaction of protons and lithium ions occurs on the surface of the positive electrode active material dispersed in the solvent, and as a result, the pH of the aqueous active material composition may be high (ie, alkaline). When such a high pH aqueous active material composition is applied to a positive electrode current collector (for example, made of aluminum), a compound (for example, an oxide or a hydroxide) showing high electric resistance on the surface of the current collector may be easily produced. have. The production of such a high electric resistance compound may be a factor of increasing the initial internal resistance of the battery (and, moreover, a factor that hinders high output).

이 점에 관하여, 특허문헌 1에는, 집전체의 표면에 유기 용제 가용성 폴리머(결착재) 및 도전재를 포함하는 층(도전층)을 형성하고, 이 층을 물과 집전체의 직접 접촉을 저지하는 배리어층으로서 이용함으로써, 상기 층 상으로부터 수계 활물질 조성물을 부여하여 활물질층을 형성할 때에 상기 고전기 저항성 화합물이 생성되는 사상을 회피하는 기술이 기재되어 있다.In this regard, Patent Document 1 forms a layer (conductive layer) containing an organic solvent-soluble polymer (binder) and a conductive material on the surface of a current collector, and prevents direct contact between water and the current collector on this layer. By using it as a barrier layer, the technique of avoiding the idea that the said high electric resistance compound is produced when providing an active material layer by providing an aqueous active material composition from the said layer is described.

특허문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 제2006-4739호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Publication No. 2006-4739

여기서, 상술한 바와 같은 배리어층에는 내수성(물과 집전체의 직접 접촉을 저지하여 상기 고전기 저항성 화합물의 생성을 방지하는 성능)과 함께 도전성(환언하면, 활물질층과 집전체층 사이의 저항을 과도하게 상승시키지 않는 것)이 요구된다. 그러나 통상 이들 2가지 특성은 배반되는 관계에 있다. 예를 들어, 배리어층에 있어서의 도전재의 함유 비율을 많게 하는 것은 상기 배리어층을 갖는 전극의 도전성 향상에 있어서 유리하지만, 상기 비율을 단순히 많게 하는 것으로는 결착재의 함유 비율은 상대적으로 적어지므로 배리어층의 내수성이 저하 경향으로 된다. 반대로, 배리어층의 내수성 향상을 위해 결착재의 함유 비율을 많게 하면, 도전재의 함유 비율이 상대적으로 적어져 도전성이 저하 경향으로 된다.Here, the barrier layer as described above has water resistance (a performance of preventing direct contact between water and a current collector to prevent the formation of the high-electromagnetic resistive compound) and conductive (in other words, excessive resistance between the active material layer and the current collector layer). Not rising). However, these two characteristics are usually in a betrayal relationship. For example, increasing the content ratio of the conductive material in the barrier layer is advantageous for improving the conductivity of the electrode having the barrier layer. However, simply increasing the ratio results in a relatively low content ratio of the binder, so that the barrier layer is relatively low. The water resistance of the tends to be lowered. On the contrary, when the content ratio of the binder is increased to improve the water resistance of the barrier layer, the content ratio of the conductive material is relatively small, and the conductivity tends to be lowered.

따라서 본 발명은, 수계의 활물질 조성물을 사용하여 전극(예를 들어, 리튬 이온 전지용 정극)을 제조하는 경우의 문제를 보다 높은 레벨에서 해결하여, 수계의 활물질 조성물을 사용하여 제조해도 안정된 고성능을 발휘하는 전극을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은, 수계의 활물질 조성물을 사용하여 고성능의 전극을 제조하는 방법의 제공이다. 또한 본 발명은, 이러한 전극을 사용하여 구축된 리튬 이온 전지 그 밖의 전지 및 상기 전지를 구비한 차량의 제공을 목적으로 한다.Therefore, this invention solves the problem at the time of manufacturing an electrode (for example, a lithium ion battery positive electrode) using an aqueous active material composition at a higher level, and exhibits stable high performance even if it manufactures using an aqueous active material composition. It is an object to provide an electrode. Another object of the present invention is to provide a method for producing a high performance electrode using an aqueous active material composition. Moreover, an object of this invention is to provide the lithium ion battery other battery constructed using such an electrode, and the vehicle provided with the said battery.

본 발명에 따르면, 전극 활물질을 주 성분으로 하는 활물질층이 금속제의 집전체에 보유 지지된 전극(예를 들어, 리튬 이온 전지용 정극)이 제공된다. 상기 집전체의 표면에는, 도전재와 비수용성 폴리머 재료를 함유하는 배리어층이 형성되어 있다. 상기 도전재는, 소정의 평균 입경(당해 분말을 구성하는 입자의 평균 입경을 말함. 이하 동일.)의 제1 도전 분말과 상기 제1 도전 분말보다도 평균 입경이 큰 제2 도전 분말을 적어도 포함한다. 상기 배리어층에 있어서의 상기 제1 도전 분말의 함유 비율은 상기 제2 도전 분말의 함유 비율보다도 많게 하는 것이 바람직하다.According to the present invention, there is provided an electrode (eg, a lithium ion battery positive electrode) in which an active material layer containing an electrode active material as a main component is held in a metal current collector. On the surface of the current collector, a barrier layer containing a conductive material and a water-insoluble polymer material is formed. The said electrically-conductive material contains the 1st electroconductive powder of a predetermined average particle diameter (it refers to the average particle diameter of the particle | grains which comprise this powder. It is the same below.), And the 2nd electroconductive powder whose average particle diameter is larger than the said 1st electroconductive powder. It is preferable to make the content rate of the said 1st conductive powder in the said barrier layer larger than the content rate of the said 2nd conductive powder.

이러한 구성의 전극에 따르면, 상대적으로 소입경인 제1 도전 분말과 상대적으로 대입경인 제2 도전 분말을 혼재시킴(병용함)으로써, 도전재로서 단순히 제1 도전 분말만을 사용하는 경우에 비해, 상기 도전재의 함유량 증가에 수반되는 내수성의 저하를 억제할 수 있다. 즉, 내수성의 저하를 억제하면서 배리어층의 도전성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 배리어층에 있어서의 고내수성(예를 들어, 수계의 활물질 조성물을 사용하여 활물질층을 형성하는 경우에 있어서도 상기 고전기 저항성 화합물의 생성을 실용상 충분히 방지할 수 있는 내수성)을 유지하면서 상기 배리어층의 도전성(나아가서는, 활물질층-집전체간의 도전성)이 개선된, 고성능의 전극이 제공될 수 있다. 이러한 전극을 구비하는 전지는, 보다 고성능(예를 들어, 고출력)인 것이 될 수 있다.According to the electrode of such a structure, by mixing (combining) a relatively small particle size of the first conductive powder and a relatively large particle size of the second conductive powder, compared with the case of simply using only the first conductive powder as the conductive material, the conductive The fall of the water resistance accompanying the increase of content of ash can be suppressed. That is, the conductivity of a barrier layer can be improved, suppressing the fall of water resistance. Therefore, the barrier is maintained while maintaining high water resistance in the barrier layer (for example, water resistance capable of sufficiently preventing generation of the high-electromagnetic resistant compound even in the case of forming an active material layer using an aqueous active material composition). A high performance electrode can be provided in which the conductivity of the layer (preferably, the conductivity between the active material layer and the current collector) is improved. The battery provided with such an electrode can be a higher performance (for example, higher output).

또한, 본 명세서에 있어서「전지」라 함은, 전기 에너지를 취출 가능한 축전 디바이스 일반을 가리키는 용어이며, 2차 전지(리튬 이온 전지, 금속 리튬 2차 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 카드륨 전지 등의 이른바 축전지 및 전기 이중층 캐패시터 등의 축전 소자를 포함함) 및 1차 전지를 포함하는 개념이다.In addition, in this specification, a "battery" is a term which refers to the general electrical storage device which can extract electrical energy, and it is a secondary battery (lithium ion battery, a metal lithium secondary battery, nickel hydrogen battery, nickel cadmium battery, etc.). A so-called storage battery and an electrical storage element such as an electric double layer capacitor) and a primary battery.

상기 제2 도전 분말의 평균 입경은, 상기 제1 도전 분말의 평균 입경의 약 2배 이상(전형적으로는 약 2배 내지 500배)인 것이 바람직하다. 이와 같이 제1 도전 분말에 비해 입경이 현저하게 큰 제2 도전 분말을 사용함으로써, 당해 배리어층의 구성 성분을 적당한 용매에 용해 또는 분산시킨 조성물(배리어층 형성용 조성물)에 있어서, 도전재의 함유량에 비해서 상기 조성물의 점도를 비교적 낮게 할 수 있다. 따라서, 상기 조성물을 사용하여 집전체 표면에 배리어층을 형성할 때의 취급성[상기 조성물을 집전체에 부여(예를 들어, 그라비아 도포 시공)할 때의 도포 시공성 등]이 실용상 충분히 양호한 범위에서, 상기 조성물의 고형분 농도를 보다 높게 할 수 있다. 이것은, 배리어층 형성용 조성물의 건조에 필요로 하는 시간과 에너지의 삭감, 용매 사용량 삭감 등의 관점으로부터 바람직하다.It is preferable that the average particle diameter of the said 2nd conductive powder is about 2 times or more (typically about 2 to 500 times) of the average particle diameter of the said 1st conductive powder. Thus, by using the 2nd electroconductive powder whose particle diameter is remarkably large compared with a 1st electroconductive powder, in the composition (composition for barrier layer formation) which melt | dissolved or disperse | distributed the constituent component of the said barrier layer to a suitable solvent, In comparison, the viscosity of the composition can be made relatively low. Therefore, the handleability at the time of forming a barrier layer on the surface of an electrical power collector using the said composition (coating property, etc. when giving the said composition to an electrical power collector (for example, gravure coating)) is practically good enough range. In, the solid content concentration of the composition can be made higher. This is preferable from the viewpoint of reduction of time and energy required for drying the composition for barrier layer formation, reduction of the amount of solvent used, and the like.

여기에 개시되는 전극의 바람직한 일 형태에서는, 상기 제2 도전 분말의 평균 입경이 상기 배리어층의 두께보다도 크다. 즉, 배리어층의 표면에는 제2 도전 분말을 구성하는 입자가 돌출됨으로써 복수(전형적으로는 다수)의 볼록부가 형성되어 있다. 이와 같이 표면을 요철 형상으로 함으로써 배리어층의 표면적(활물질층과의 접촉 면적)이 증대된다. 이러한 구성의 전극에 따르면, 배리어층-활물질층간의 도전 패스가 보다 잘 형성되어, 상기 층간의 전자 이동이 보다 효율적으로 행해질 수 있다(환언하면, 배리어층과 활물질층의 계면 저항을 저감시킬 수 있음). 따라서, 보다 고성능의 전극이 제공될 수 있다.In a preferable embodiment of the electrode disclosed herein, the average particle diameter of the second conductive powder is larger than the thickness of the barrier layer. In other words, a plurality of (typically many) convex portions are formed on the surface of the barrier layer by protruding the particles constituting the second conductive powder. Thus, by making the surface into the uneven | corrugated shape, the surface area (contact area with an active material layer) of a barrier layer increases. According to the electrode of such a structure, the conductive path between a barrier layer and an active material layer is formed better, and the electron transfer between these layers can be performed more efficiently (in other words, the interface resistance of a barrier layer and an active material layer can be reduced. ). Thus, a higher performance electrode can be provided.

본 발명에 따르면, 또한 전극 활물질을 주 성분으로 하는 활물질층이 금속제의 집전체에 보유 지지된 구성의 전극(예를 들어, 리튬 이온 전지용 정극)을 제조하는 방법이 제공된다. 그 방법은, 도전재와, 비수용성 폴리머 재료와, 상기 폴리머 재료를 용해하는 용매를 포함하는 배리어층 형성용 조성물을 조제하는 것을 포함한다. 여기서, 상기 배리어층 형성용 조성물은, 상기 도전재로서 소정의 평균 입경인 제1 도전 분말과 상기 제1 도전 분말보다도 평균 입경이 큰 제2 도전 분말을 적어도 사용하고, 또한 상기 제1 도전 분말의 함유 비율이 상기 제2 도전 분말의 함유 비율보다도 많아지도록 조제된다. 여기에 개시되는 전극 제조 방법은, 또한 상기 집전체에 상기 배리어층 형성용 조성물을 부여하여 상기 집전체의 표면에 배리어층을 형성하는 것을 포함한다. 또한, 상기 배리어층이 형성된 집전체에 수계의 활물질 조성물을 부여하여 활물질층을 형성하는 것을 포함한다.According to the present invention, there is also provided a method of producing an electrode (for example, a lithium ion battery positive electrode) having a structure in which an active material layer containing an electrode active material as a main component is held in a metal current collector. The method includes preparing a composition for barrier layer formation comprising a conductive material, a water-insoluble polymer material, and a solvent in which the polymer material is dissolved. Here, the said barrier layer forming composition uses the 1st conductive powder which is a predetermined average particle diameter, and the 2nd conductive powder whose average particle diameter is larger than the said 1st conductive powder as said electrically conductive material, and the said 1st conductive powder of It is prepared so that content rate may become larger than content rate of the said 2nd electroconductive powder. The electrode manufacturing method disclosed here further includes providing the barrier layer-forming composition to the current collector to form a barrier layer on the surface of the current collector. The method also includes forming an active material layer by applying an aqueous active material composition to a current collector on which the barrier layer is formed.

이러한 제조 방법에 따르면, 활물질 조성물의 부여에 앞서 집전체 표면에 배리어층이 형성되어 있으므로, 상기 배리어층에 의해 수계의 활물질 조성물과 집전체 표면의 접촉을 저지할 수 있다. 따라서, 수계의 활물질 조성물의 사용에 관계없이, 상기 고전기 저항성 화합물의 생성이 적절하게 방지될 수 있다. 또한, 상기 배리어층 형성용 조성물을 사용하여 형성되는 배리어층은 상술한 바와 같이 도전제 분말의 함유량 증가에 수반되는 배리어성 저하가 억제되어 있다. 따라서 상기 제조 방법에 따르면, 배리어층에 있어서의 높은 내수성을 확보하면서 상기 활물질층-집전체간의 저항의 상승이 억제된 고성능의 전극(나아가서는, 보다 고성능의 전지를 구축할 수 있는 전극)을 제조할 수 있다.According to this manufacturing method, since the barrier layer is formed on the surface of the current collector prior to the provision of the active material composition, the barrier layer can prevent contact between the aqueous active material composition and the surface of the current collector. Therefore, regardless of the use of the water-based active material composition, the generation of the high electric resistance compound can be appropriately prevented. In addition, as described above, the barrier layer formed by using the barrier layer-forming composition is suppressed from deteriorating the barrier property accompanying the increase in the content of the conductive powder. Therefore, according to the above production method, a high-performance electrode (preferably, an electrode capable of constructing a higher-performance battery) is produced in which the increase in resistance between the active material layer and the current collector is suppressed while securing high water resistance in the barrier layer. can do.

여기에 개시되는 전극 제조 방법의 바람직한 일 형태에서는, 상기 배리어층 형성용 조성물의 조제를, 상기 제2 도전 분말 및 상기 비수용성 폴리머 재료를 상기 용매와 혼합한 후, 상기 혼합물에 상기 제1 도전 분말을 혼합함으로써 행한다. 상기 조제 형태에 따르면, 배리어층 형성용 조성물에 있어서 상대적으로 입경이 작은 제1 도전 분말을 보다 균일하게 분산시킬 수 있다. 이러한 조성물에 따르면, 제1 도전 분말이 보다 균일하게 분산되어 있고, 따라서 보다 도전성이 좋은 배리어층을 형성할 수 있다.In a preferable embodiment of the electrode manufacturing method disclosed herein, the first conductive powder is added to the mixture after the second conductive powder and the non-aqueous polymer material are mixed with the solvent for preparing the composition for forming the barrier layer. By mixing. According to the said preparation form, the 1st conductive powder with a relatively small particle diameter can be disperse | distributed more uniformly in the composition for barrier layer forming. According to such a composition, the 1st conductive powder is disperse | distributed more uniformly, Therefore, the barrier layer with more electroconductivity can be formed.

여기에 개시되는 전극 제조 방법의 다른 바람직한 일 형태에서는, 상기 배리어층 형성용 조성물을 구성하는 용매가 유기 용제이다. 이러한 조성의 배리어층 형성용 조성물(즉, 용제계 조성물)을 사용함으로써, 보다 내수성이 좋은(예를 들어, 보다 장시간에 걸쳐 물과 집전체 표면의 접촉을 저지할 수 있는) 배리어층이 형성될 수 있다.In another preferable aspect of the electrode manufacturing method disclosed here, the solvent which comprises the said composition for barrier layer formation is an organic solvent. By using the composition for barrier layer formation (i.e., solvent-based composition) having such a composition, a barrier layer having better water resistance (e.g., which can prevent contact between water and the surface of the current collector for a longer time) can be formed. Can be.

본 발명에 따르면, 또한 여기에 개시되는 어느 하나의 전극을 사용하여 구축된 전지(예를 들어, 2차 전지, 바람직하게는 비수계 2차 전지)가 제공된다. 이러한 전극을 사용하여 이루어지는 전지는, 상기 전극을 구성하는 집전체 표면에 있어서 상기 고전기 저항성 화합물의 생성이 방지되고 또한 활물질층-집전체간의 도전성이 향상되어 있으므로, 보다 고성능인 것으로 될 수 있다. 여기에 개시되는 어느 하나의 전극을 정극으로 사용하여 구축된 리튬 이온 전지는, 본 발명에 의해 제공되는 전지의 일 전형예이다.According to the present invention, there is also provided a battery (eg, a secondary battery, preferably a non-aqueous secondary battery) constructed using any of the electrodes disclosed herein. The battery using such an electrode can be made more efficient since the generation of the high electric resistance compound is prevented on the surface of the current collector constituting the electrode and the conductivity between the active material layer and the current collector is improved. The lithium ion battery constructed by using any one of the electrodes disclosed herein as the positive electrode is a typical example of the battery provided by the present invention.

본 발명에 따르면, 또한 여기에 개시되는 어느 하나의 리튬 이온 전지(여기에 개시되는 어느 하나의 방법에 의해 제조된 전극을 예를 들어 정극으로 사용하여 이루어지는 리튬 이온 전지일 수 있음)를 구비하는 차량이 제공된다. 상기 리튬 이온 전지는, 차량에 탑재되는 리튬 이온 전지로서 적합한 고성능(예를 들어, 안정적으로 고출력을 발휘하는 것)을 실현하는 것일 수 있다. 따라서, 자동차 등의 차량에 탑재되는 모터(전동기)용 전원으로서 적절하게 사용될 수 있다.According to the invention, there is also a vehicle provided with any one lithium ion battery disclosed herein (which may be a lithium ion battery comprising, for example, an electrode produced by any of the methods disclosed herein as a positive electrode). This is provided. The lithium ion battery may realize high performance (for example, stably exerting high output) suitable as a lithium ion battery mounted in a vehicle. Therefore, it can be suitably used as a power source for a motor (motor) mounted on a vehicle such as an automobile.

도 1은 일 실시 형태에 관한 전극의 기능을 설명하기 위한 모식적인 단면도이다.
도 2는 일 실시 형태에 관한 전극의 개략 제조 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 3은 일 실시 형태에 관한 전지를 도시하는 모식적인 사시도이다.
도 4는 일 실시 형태에 관한 전지를 구성하는 정부극 및 세퍼레이터를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 5는 도 3의 V-V선 단면도이다.
도 6은 일 실시 형태에 관한 리튬 이온 전지를 구비한 차량(자동차)을 도시하는 모식적 측면도이다.
도 7은 다른 실시 형태에 관한 전극의 기능을 설명하기 위한 모식적인 단면도이다.
도 8은 제2 도전 분말의 함유량과 막 저항 및 내수성의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 제1 도전 분말의 첨가율과 막 저항의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 제2 도전 분말을 포함하지 않는 전극의 기능을 설명하기 위한 모식적인 단면도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is typical sectional drawing for demonstrating the function of the electrode which concerns on one Embodiment.
2 is a flowchart illustrating a schematic manufacturing method of an electrode according to one embodiment.
3 is a schematic perspective view showing a battery according to an embodiment.
4 is a schematic plan view showing a stationary electrode and a separator constituting a battery according to an embodiment.
5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 3.
6 is a schematic side view illustrating a vehicle (car) provided with a lithium ion battery according to one embodiment.
7 is a schematic cross-sectional view for explaining the function of an electrode according to another embodiment.
8 is a graph showing the relationship between the content of the second conductive powder, the film resistance, and the water resistance.
9 is a graph showing the relationship between the addition rate of the first conductive powder and the film resistance.
10 is a schematic cross-sectional view for explaining the function of the electrode not containing the second conductive powder.

이하, 본 발명의 적합한 실시 형태를 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서 특별히 언급하고 있는 사항 이외의 사항이며 본 발명의 실시에 필요한 사항은, 당해 분야에 있어서의 종래 기술에 기초하는 당업자의 설계 사항으로서 파악될 수 있다. 본 발명은, 본 명세서에 개시되어 있는 내용과 당해 분야에 있어서의 기술 상식에 기초하여 실시할 수 있다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiment of this invention is described. In addition, matters other than what is specifically mentioned in this specification, matters necessary for implementation of this invention can be grasped | ascertained as the design matter of those skilled in the art based on the prior art in the said field | area. This invention can be implemented based on the content disclosed by this specification and technical common sense in the said field | area.

여기에 개시되는 기술은, 예를 들어 집전체에 활물질층이 보유 지지된 구성의 전극이며 상기 활물질층의 형성에 수계의 활물질 조성물을 사용하는 경우에 상기 조성물의 액성이 알칼리성이 되기 쉬운 활물질(전형적으로는, 물과 접촉하여 그 액성을 알칼리측으로 시프트시킬 수 있는 활물질)을 구비한 각종 전극 및 그 제조에 바람직하게 적용될 수 있다. 이러한 활물질의 대표예로서, 리튬 니켈계 산화물 등의 리튬 천이 금속 산화물을 들 수 있다.The technique disclosed herein is, for example, an electrode having a structure in which an active material layer is held in a current collector, and when the aqueous active material composition is used for formation of the active material layer, the liquidity of the composition tends to be alkaline. The present invention can be suitably applied to various electrodes provided with the active material capable of contacting with water and shifting the liquidity toward the alkali side, and the production thereof. Representative examples of such active materials include lithium transition metal oxides such as lithium nickel-based oxides.

전극을 구성하는 집전체의 재질이, 알칼리성의 수계 조성물과 접촉함으로써 표면에 고전기 저항성을 나타내는 화합물을 생성할 수 있는 재질인 경우에는, 여기에 개시되는 기술을 적용하는 것에 의한 효과가 특히 잘 발휘될 수 있다. 이러한 재질의 대표예로서, 알루미늄(Al), 알루미늄을 주 성분으로 하는 합금(알루미늄 합금) 등의 알루미늄 재료를 들 수 있다. 다른 예로서는, 아연(Zn), 주석(Sn) 등의 양성 금속 및 이들 금속 중 어느 하나를 주 성분으로 하는 합금을 들 수 있다.When the material of the current collector constituting the electrode is a material capable of producing a compound exhibiting high electric resistance on the surface by contacting with an alkaline aqueous composition, the effect by applying the technique disclosed herein will be particularly well exhibited. Can be. As a representative example of such a material, aluminum materials, such as aluminum (Al) and the alloy (aluminum alloy) which has aluminum as a main component, are mentioned. As another example, amphoteric metals, such as zinc (Zn) and tin (Sn), and the alloy which has any one of these metals as a main component is mentioned.

사용하는 집전체의 형상은, 얻어진 전극을 사용하여 구축되는 전지(전형적으로는 2차 전지)의 형상 등에 따라서 다를 수 있으므로 특별히 제한은 없고, 막대 형상, 판 형상, 시트 형상, 박 형상, 메쉬 형상 등의 각종 형태일 수 있다. 여기에 개시되는 기술은, 예를 들어 시트 형상 혹은 박 형상의 집전체를 사용한 전극의 제조에 바람직하게 적용할 수 있다. 이러한 방법에 의해 제조된 전극을 사용하여 구축되는 전지의 바람직한 일 형태로서, 시트 형상의 정극 및 부극을 전형적으로는 시트 형상의 세퍼레이터와 함께 권회하여 이루어지는 전극체(권회 전극체)를 구비하는 전지를 들 수 있다. 상기 전지의 외형은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 직육면체 형상, 편평 형상, 원통 형상 등의 외형일 수 있다.The shape of the current collector to be used may vary depending on the shape of a battery (typically a secondary battery) constructed using the obtained electrode, and the like, and there is no particular limitation, and there are no rods, plates, sheets, foils, or meshes. It may be in various forms such as. The technique disclosed here can be suitably applied to manufacture of an electrode using a sheet-like or foil-shaped current collector, for example. As a preferable embodiment of the battery constructed using the electrode manufactured by such a method, a battery having an electrode body (wound electrode body) formed by winding a sheet-shaped positive electrode and a negative electrode with a sheet-shaped separator is typically provided. Can be mentioned. The external shape of the battery is not particularly limited, and may be, for example, an external shape such as a rectangular parallelepiped shape, a flat shape, and a cylindrical shape.

여기에 개시되는 기술이 바람직하게 적용되는 전극의 전형예로서, 리튬 천이 금속 산화물을 활물질로 하고, 상기 활물질을 주 성분으로 하는 활물질층이 알루미늄 재료제의 집전체에 보유 지지된 구성의 리튬 이온 전지용 정극을 들 수 있다. 이하, 주로 본 발명을 리튬 이온 전지용 정극 및 그 제조 및 상기 전극을 사용하여 구축된 리튬 이온 전지에 적용하는 경우를 예로 하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명의 적용 대상을 이러한 전극 또는 전지에 한정하는 의도는 아니다.As a typical example of the electrode to which the technique disclosed herein is preferably applied, an active material layer containing lithium transition metal oxide as an active material and having the active material as a main component is held in a current collector made of aluminum material for a lithium ion battery. A positive electrode is mentioned. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the case where the present invention is mainly applied to a positive electrode for a lithium ion battery and its manufacture and a lithium ion battery constructed by using the electrode, but the application of the present invention is described in the application of such an electrode or a battery. It is not intended to be limited to.

리튬 이온 전지용 정극의 활물질(활물질층의 주 성분)인 리튬 천이 금속 산화물(전형적으로는 입자상)로서는, 이러한 종류의 리튬 이온 전지의 정극 활물질로서 기능할 수 있는 층상 구조의 산화물 혹은 스피넬 구조의 산화물을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 리튬 니켈계 산화물, 리튬 코발트계 산화물 및 리튬 망간계 산화물로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 리튬 천이 금속 산화물의 사용이 바람직하다. 여기에 개시되는 기술의 특히 바람직한 적용 대상은, 정극 활물질로서 리튬 니켈계 산화물을 사용하여 이루어지는(전형적으로는, 정극 활물질이 실질적으로 리튬 니켈계 산화물로 이루어지는) 정극이다. 리튬 니켈계 산화물은, 리튬 코발트계 산화물이나 리튬 망간계 산화물에 비해, 수계 용매에 분산된 경우에 Li가 보다 용출되기 쉬운(따라서 수성 활물질 조성물의 액성을 알칼리측으로 시프트시키는 작용이 강한) 경향에 있다. 따라서, 정극 활물질로서 리튬 니켈계 산화물을 사용하는 전극의 제조에 있어서는, 여기에 개시되는 방법을 적용하는 것에 의한 효과가 특히 잘 발휘될 수 있다.As a lithium transition metal oxide (typically, particulate) which is an active material (main component of an active material layer) of a positive electrode for a lithium ion battery, an oxide having a layer structure or an oxide having a spinel structure that can function as a positive electrode active material of this kind of lithium ion battery. It can be selected appropriately. For example, use of one or two or more lithium transition metal oxides selected from lithium nickel oxides, lithium cobalt oxides, and lithium manganese oxides is preferable. A particularly preferable application object of the technique disclosed herein is a positive electrode made of lithium nickel oxide as a positive electrode active material (typically, the positive electrode active material substantially consists of lithium nickel oxide). In comparison with lithium cobalt oxide and lithium manganese oxide, lithium nickel oxide has a tendency to be more easily eluted when Li is dispersed in an aqueous solvent (thus, the effect of shifting the liquidity of the aqueous active material composition toward the alkali side) tends to be higher. . Therefore, in manufacture of the electrode which uses lithium nickel type oxide as a positive electrode active material, the effect by applying the method disclosed here can be exhibited especially well.

여기서「리튬 니켈계 산화물」이라 함은, Li와 Ni를 구성 금속 원소로 하는 산화물 외에, Li 및 Ni 이외에 다른 1종 또는 2종 이상의 금속 원소(즉, Li 및 Ni 이외의 천이 금속 원소 및/또는 전형 금속 원소)를 Ni보다도 적은 비율(원자수 환산. Li 및 Ni 이외의 금속 원소를 2종 이상 포함하는 경우에는 그들 중 어느 것에 대해서도 Ni보다도 적은 비율)로 포함하는 복합 산화물도 포함하는 의미이다. 이러한 금속 원소는, 예를 들어 Co, Al, Mn, Cr, Fe, V, Mg, Ti, Zr, Nb, Mo, W, 구리, Zn, Ga, In, Sn, La 및 Ce로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소일 수 있다. 마찬가지로,「리튬 코발트계 산화물」이라 함은, Li 및 Co 이외에 다른 1종 또는 2종 이상의 금속 원소를 Co보다도 적은 비율로 포함하는 복합 산화물도 포함하는 의미이고,「리튬 망간계 산화물」이라 함은 Li 및 Mn 이외에 다른 1종 또는 2종 이상의 금속 원소를 Mn보다도 적은 비율로 포함하는 복합 산화물도 포함하는 의미이다.Herein, the term "lithium nickel-based oxide" means one or two or more metal elements other than Li and Ni (ie, transition metal elements other than Li and Ni and / or oxides other than Li and Ni as constituent metal elements). It is also meant to include a composite oxide containing a typical metal element in a proportion less than Ni (atomic number conversion. In the case of containing two or more kinds of metal elements other than Li and Ni, the proportion is less than Ni in any of them). Such metal elements are selected from the group consisting of, for example, Co, Al, Mn, Cr, Fe, V, Mg, Ti, Zr, Nb, Mo, W, copper, Zn, Ga, In, Sn, La and Ce It may be one kind or two or more kinds of elements. Similarly, "lithium cobalt oxide" means a complex oxide containing one or more metal elements other than Li and Co in a smaller proportion than Co, and "lithium manganese oxide" means In addition to Li and Mn, it is meant to include a composite oxide containing one or two or more metal elements in a smaller proportion than Mn.

이러한 리튬 천이 금속 산화물(전형적으로는, 입자상)로서는, 예를 들어 종래 공지의 방법으로 조제·제공되는 리튬 천이 금속 산화물 분말(이하, 활물질 분말이라고 하는 경우도 있음)을 그대로 사용할 수 있다. 예를 들어, 평균 입경이 약 1㎛ 내지 25㎛(전형적으로는 약 2㎛ 내지 15㎛)의 범위에 있는 2차 입자에 의해 실질적으로 구성된 리튬 천이 금속 산화물 분말을, 여기에 개시되는 기술에 있어서의 정극 활물질로서 바람직하게 채용할 수 있다.As such a lithium transition metal oxide (typically, particulate form), for example, a lithium transition metal oxide powder (hereinafter sometimes referred to as an active material powder) prepared and provided by a conventionally known method can be used as it is. For example, in the technique disclosed herein, a lithium transition metal oxide powder composed substantially of secondary particles having an average particle diameter in the range of about 1 μm to 25 μm (typically about 2 μm to 15 μm) It can be employ | adopted suitably as a positive electrode active material of.

여기에 개시되는 방법에 사용되는 정극 활물질 조성물은, 이러한 활물질이 수계 용매에 분산된 형태의 수계 조성물일 수 있다. 또한, 여기에 개시되는 정극 활물질은, 이러한 수계 조성물을 사용하여 형성된 것일 수 있다. 여기서「수계 용매」라 함은, 물 또는 물을 주체로 하는 혼합 용매를 가리키는 개념이다. 상기 혼합 용매를 구성하는 물 이외의 용매로서는, 물과 균일하게 혼합할 수 있는 유기 용제(저급 알코올, 저급 케톤 등) 중 1종 또는 2종 이상을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 수계 용매의 약 80질량% 이상(보다 바람직하게는 약 90질량% 이상, 더욱 바람직하게는 약 95질량% 이상)이 물인 수계 용매의 사용이 바람직하다. 특히 바람직한 예로서, 실질적으로 물로 이루어지는 수계 용매를 들 수 있다. 특별히 한정하는 것은 아니지만, 정극 활물질 조성물의 고형분 농도(불휘발분, 즉 활물질층 형성 성분의 비율)는, 예를 들어 약 40 내지 60질량% 정도일 수 있다.The positive electrode active material composition used in the method disclosed herein may be an aqueous composition in which such an active material is dispersed in an aqueous solvent. In addition, the positive electrode active material disclosed here may be formed using such an aqueous composition. Here, "aqueous solvent" is a concept which points out the water or the mixed solvent which mainly uses water. As a solvent other than water which comprises the said mixed solvent, 1 type (s) or 2 or more types of the organic solvent (lower alcohol, lower ketone etc.) which can be mixed uniformly with water can be selected suitably, and can be used. For example, use of the aqueous solvent in which about 80 mass% or more (more preferably about 90 mass% or more, still more preferably about 95 mass% or more) of the said aqueous solvent is water is preferable. As an especially preferable example, the aqueous solvent which consists of water substantially is mentioned. Although it does not specifically limit, solid content concentration (non-volatile content, ie, the ratio of an active material layer formation component) of a positive electrode active material composition may be about 40-60 mass%, for example.

상기 정극 활물질 조성물은, 전형적으로는 정극 활물질 및 수계 용매 외에, 상기 조성물로부터 형성되는 정극 활물질층의 도전성을 높이는 도전재를 함유한다. 이러한 도전재로서는, 예를 들어 카본 분말이나 카본 파이버 등의 카본 재료가 바람직하게 사용된다. 혹은, 니켈 분말 등의 도전성 금속 분말 등을 사용해도 좋다. 이들 중 1종만을 사용해도 좋고 2종 이상을 병용해도 좋다. 카본 분말로서는, 각종 카본 블랙(예를 들어, 아세틸렌 블랙, 퍼니스 블랙, 케첸 블랙), 그라파이트 분말, 등의 카본 분말을 사용할 수 있다. 이들 중 아세틸렌 블랙을 바람직하게 채용할 수 있다. 예를 들어, 구성 입자(전형적으로는 1차 입자)의 평균 입경이 약 10㎚ 내지 200㎚(예를 들어, 약 20㎚ 내지 100㎚)의 범위에 있는 입상 도전재(예를 들어, 아세틸렌 블랙 등의 입상 카본 재료)의 사용이 바람직하다.The said positive electrode active material composition typically contains the electrically conductive material which raises the electroconductivity of the positive electrode active material layer formed from the said composition other than a positive electrode active material and an aqueous solvent. As such a conductive material, for example, carbon materials such as carbon powder and carbon fiber are preferably used. Or you may use electroconductive metal powder, such as nickel powder. Only 1 type may be used among these and 2 or more types may be used together. As carbon powder, carbon powder, such as various carbon black (for example, acetylene black, furnace black, Ketjen black), graphite powder, can be used. Of these, acetylene black can be preferably employed. For example, a particulate conductive material (eg, acetylene black) in which the average particle diameter of the constituent particles (typically primary particles) is in the range of about 10 nm to 200 nm (eg, about 20 nm to 100 nm). Granular carbon materials).

그 밖에, 상기 정극 활물질 조성물은, 일반적인 리튬 이온 전지 정극의 제조에 있어서 정극 활물질 조성물(전형적으로는, 수성 조성물)에 배합될 수 있는 1종 또는 2종 이상의 재료를 필요에 따라서 함유할 수 있다. 그러한 재료의 예로서, 정극 활물질의 결착재(바인더)로서 기능할 수 있는 각종 폴리머 재료를 들 수 있다. 이러한 폴리머 재료로서는, 수계의 활물질 조성물을 조제함에 있어서 결착재로서 종래 사용되고 있는 폴리머 재료를 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 유기 용제에 대해 실질적으로 불용성이며 물에 용해 또는 분산되는 폴리머 재료의 사용이 바람직하다. 예를 들어, 물에 용해되는(수용성의) 폴리머 재료로서는, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 메틸셀룰로오스(MC), 아세트산프탈산셀룰로오스(CAP), 히드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 히드록시프로필메틸셀룰로오스프탈레이트(HPMCP) 등의 셀룰로오스 유도체 ; 폴리비닐알코올(PVA) ; 등의 수용성 폴리머를 들 수 있다. 그 중에서도 CMC를 바람직하게 채용할 수 있다. 또한, 물에 분산되는(물 분산성의) 폴리머 재료로서는, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체(ETFE) 등의 불소계 수지, 아세트산 비닐 공중합체, 스티렌 부타디엔블록 공중합체(SBR), 아크릴산 변성 SBR 수지(SBR계 라텍스), 아라비아 고무 등의 고무류가 예시된다. 그 중에서도 PTFE 등의 불소계 수지를 바람직하게 사용할 수 있다. 이러한 폴리머 재료 중 1종만을 사용해도 좋고 2종 이상을 병용해도 좋다.In addition, the said positive electrode active material composition can contain the 1 type (s) or 2 or more types of material which can be mix | blended with a positive electrode active material composition (typically an aqueous composition) in manufacture of a general lithium ion battery positive electrode as needed. As an example of such a material, various polymer materials which can function as a binder (binder) of a positive electrode active material are mentioned. As such a polymer material, in preparing an aqueous active material composition, a polymer material conventionally used as a binder can be appropriately selected and used. Preference is given to the use of polymeric materials which are substantially insoluble in organic solvents and which dissolve or disperse in water. For example, as the polymer material dissolved in water (water-soluble), carboxymethyl cellulose (CMC), methyl cellulose (MC), cellulose acetate cellulose (CAP), hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), hydroxypropyl methyl cellulose Cellulose derivatives such as phthalate (HPMCP); Polyvinyl alcohol (PVA); Water-soluble polymers, such as these, are mentioned. Especially, CMC can be employ | adopted preferably. As the polymer material dispersed in water (water dispersible), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene Fluorine resins such as copolymer (FEP), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), vinyl acetate copolymer, styrene butadiene block copolymer (SBR), acrylic acid modified SBR resin (SBR-based latex), gum arabic Rubbers are illustrated. Especially, fluorine-type resins, such as PTFE, can be used preferably. Only 1 type may be used among these polymer materials, and 2 or more types may be used together.

정극 활물질층 전체에 차지하는 정극 활물질의 비율(전형적으로는, 정극 활물질 조성물의 고형분에 차지하는 정극 활물질의 비율과 대략 일치함)이 약 50질량% 이상(전형적으로는 50 내지 95질량%)인 것이 바람직하고, 약 75 내지 90질량%인 것이 보다 바람직하다. 도전재를 포함하는 조성의 정극 활물질층에서는, 상기 활물질층에 차지하는 도전재의 비율을 예를 들어 약 3 내지 25질량%로 할 수 있고, 약 3 내지 15질량%로 하는 것이 바람직하다. 이 경우에 있어서, 상기 활물질층에 차지하는 정극 활물질의 비율은 약 80 내지 95질량%(예를 들어, 85 내지 95질량%)로 하는 것이 적당하다.The proportion of the positive electrode active material (typically approximately equal to the proportion of the positive electrode active material in solid content of the positive electrode active material composition) in the entire positive electrode active material layer is preferably about 50 mass% or more (typically 50 to 95 mass%). And it is more preferable that it is about 75-90 mass%. In the positive electrode active material layer of the composition containing a electrically conductive material, the ratio of the electrically conductive material to the said active material layer can be made into about 3-25 mass%, for example, It is preferable to set it as about 3-15 mass%. In this case, it is suitable that the ratio of the positive electrode active material to the active material layer is about 80 to 95 mass% (for example, 85 to 95 mass%).

또한, 정극 활물질 및 도전재 이외의 정극 활물질층 형성 성분(예를 들어, 폴리머 재료)을 함유하는 조성물에서는, 그들 임의 성분의 합계 함유 비율(정극 활물질층 형성 성분 전체에 차지하는 비율)을 약 7질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 약 5질량% 이하(예를 들어, 약 1 내지 5질량%)로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기 임의 성분의 합계 함유 비율이 약 3질량% 이하(예를 들어, 약 1 내지 3질량%)라도 좋다.In addition, in the composition containing a positive electrode active material layer forming component (for example, a polymer material) other than a positive electrode active material and a electrically conductive material, about 7 mass of the total content ratio (the ratio which occupies for the whole positive electrode active material layer forming component) of these arbitrary components is included. It is preferable to set it as% or less, and it is more preferable to set it as about 5 mass% or less (for example, about 1-5 mass%). The sum total content rate of the said arbitrary component may be about 3 mass% or less (for example, about 1-3 mass%).

여기에 개시되는 방법에서는, 집전체 표면에 미리 배리어층을 형성해 두고, 상기 배리어층 상으로부터 상기 정극 활물질 조성물을 부여하여 활물질층을 형성한다. 이하, 상기 배리어층의 구성 및 형성 방법에 대해 상세하게 설명한다.In the method disclosed here, a barrier layer is previously formed on the surface of an electrical power collector, and the said positive electrode active material composition is provided from the said barrier layer, and an active material layer is formed. Hereinafter, the structure and formation method of the said barrier layer are explained in full detail.

상기 배리어층은, 비수용성 폴리머 재료(전형적으로는, 중성으로부터 알칼리성의 물에 대해 실질적으로 불용성인 폴리머 재료)와 도전재를 함유한다. 이 비수용성 폴리머 재료로서는, 집전체 표면에 내수성이 있는 피막을 형성할 수 있는 1종 또는 2종 이상의 재료를 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 당해 전극을 사용하여 구축되는 전지(전형적으로는, 리튬 이온 전지)의 전해질(전형적으로는, 액상의 전해질, 즉 전해액)이나 전지 반응에 대해 내성을 갖는 재료를 채용하는 것이 바람직하다. 이러한 비수용성 폴리머 재료로서, 예를 들어 폴리불화비닐리덴(PVDF), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리프로필렌옥사이드(PPO), 폴리에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 공중합체(PEO-PPO) 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도 PVDF의 사용이 바람직하다.The barrier layer contains a water-insoluble polymer material (typically a polymer material that is substantially insoluble in neutral to alkaline water) and a conductive material. As this water-insoluble polymer material, one or two or more kinds of materials capable of forming a water-resistant coating on the surface of the current collector can be appropriately selected and used. It is preferable to employ an electrolyte (typically a liquid electrolyte, i.e., an electrolyte) of a battery (typically a lithium ion battery) constructed using the electrode and a material resistant to battery reaction. As such a water-insoluble polymer material, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene chloride (PVDC), polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), polyethylene oxide-propylene oxide copolymer (PEO-PPO) ) Can be used. Among them, the use of PVDF is preferred.

배리어층의 구성에 사용하는 도전재는, 제1 도전 분말과, 상기 제1 도전 분말보다도 평균 입경이 큰 제2 도전 분말을 적어도 포함한다. 각 도전 분말을 구성하는 입자의 사이즈는 실질적 동일(즉, 단분산)이라도 좋지만, 통상은 소정의 입경 분포를 갖는 제1 및 제2 도전 분말이 바람직하게 사용된다. 이와 같이 각각 입경 분포를 갖고 또한 서로 평균 입경이 다른 2종류의 분말(여기서는 제1, 제2 도전 분말)을 포함하는 도전재 전체의 입경 분포는, 전형적으로는 바이모달이 된다.The electrically-conductive material used for the structure of the barrier layer contains at least 1st electrically conductive powder and 2nd electrically conductive powder whose average particle diameter is larger than the said 1st electrically conductive powder. Although the size of the particles constituting each conductive powder may be substantially the same (that is, monodispersed), usually, the first and second conductive powders having a predetermined particle size distribution are preferably used. Thus, the particle size distribution of the whole electrically conductive material containing two types of powder which respectively have a particle size distribution and differs from each other in average particle diameter (here, 1st, 2nd conductive powder) is typically bimodal.

이들 제1, 제2 도전 분말의 각각으로서는, 활물질 조성물(활물질층)의 구성 성분으로서 예시한 도전재와 마찬가지로, 카본 재료, 도전성 금속 분말 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도 아세틸렌 블랙 등의 입상 카본 재료의 사용이 바람직하다. 제1 도전 분말과 제2 도전 분말은, 동종 재료(예를 들어, 모두 아세틸렌 블랙)라도 좋고, 이종 재료(예를 들어, 아세틸렌 블랙과 케첸 블랙의 조합, 아세틸렌 블랙과 카본 파이버의 조합 등)라도 좋다. 평균 입경이 다른 동종 재료의 조합(특히 아세틸렌 블랙끼리의 조합)을 바람직하게 채용할 수 있다.As each of these 1st, 2nd electroconductive powder, a carbon material, electroconductive metal powder, etc. can be used similarly to the electrically conductive material illustrated as a structural component of an active material composition (active material layer). Especially, use of granular carbon materials, such as acetylene black, is preferable. The first conductive powder and the second conductive powder may be homogeneous materials (for example, all acetylene black), or different materials (for example, a combination of acetylene black and Ketjen black, and a combination of acetylene black and carbon fiber). good. Combinations of homogeneous materials having different average particle diameters (particularly combinations of acetylene blacks) can be preferably employed.

특별히 한정하는 것이 아니지만, 제1 도전 분말의 평균 입경은 약 10㎚ 내지 200㎚(보다 바람직하게는 약 20㎚ 내지 100㎚, 예를 들어 약 20㎚ 내지 50㎚)의 범위에 있는 것이 바람직하다. 한편, 제2 도전 분말로서는 제1 도전 분말보다도 평균 입경이 큰 것을 사용한다. 예를 들어, 제1 도전 분말의 평균 입경(D1)에 대한 제2 도전 분말의 평균 입경(D2)의 배율(즉, D2/D1)이 약 1.2 이상인 것이 바람직하고, 약 1.5 이상인 것이 보다 바람직하고, 약 2 이상인 것이 더욱 바람직하다. D2/D1의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 통상은 200 이하인 것이 바람직하다. 예를 들어, 평균 입경이 30㎚ 내지 10㎛(보다 바람직하게는 50㎚ 내지 5㎛)이며 또한 상기 D2/D1을 충족시키는 제2 도전 분말을 바람직하게 사용할 수 있다.Although not particularly limited, the average particle diameter of the first conductive powder is preferably in the range of about 10 nm to 200 nm (more preferably about 20 nm to 100 nm, for example, about 20 nm to 50 nm). On the other hand, as a 2nd electroconductive powder, what has an average particle diameter larger than a 1st electroconductive powder is used. For example, the ratio (ie, D2 / D1) of the average particle diameter D2 of the second conductive powder to the average particle diameter D1 of the first conductive powder is preferably about 1.2 or more, more preferably about 1.5 or more, More preferably about 2 or more. Although the upper limit of D2 / D1 is not specifically limited, Usually, it is preferable that it is 200 or less. For example, a 2nd conductive powder whose average particle diameter is 30 nm-10 micrometers (more preferably 50 nm-5 micrometers), and satisfy | fills said D2 / D1 can be used preferably.

제1 도전 분말 및 제2 도전 분말의 보다 바람직한 평균 입경은, 배리어층의 두께에 따라서도 다를 수 있다. 예를 들어 제1 도전 분말로서는, 평균 입경(D1)이 배리어층의 두께(TB)의 약 1/20 이하(전형적으로는 약 1/200 내지 1/20, 바람직하게는 약 1/100 내지 1/40)인 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 한편, 제2 도전 분말로서는, 평균 입경(D2)이 D1보다도 크고(즉, D1<D2) 또한 D2가 배리어층의 두께(TB)의 약 1/60 이상(전형적으로는, 약 1/40 이상)인 것이 바람직하다. D2가 TB보다도 큰 제2 도전 분말도 바람직하게 사용할 수 있다. D2의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 통상은 배리어층의 두께(TB)의 4배 이하(바람직하게는 3배 이하)로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기와 같이 D2>TB의 제2 도전 분말을 사용하는 경우에 있어서「배리어층의 두께」라 함은, 단위 면적당에 형성된 배리어층의 질량을 상기 배리어층의 밀도로 나누어 산출되는 두께(평균 두께)를 말한다.The more preferable average particle diameter of a 1st conductive powder and a 2nd conductive powder may also differ with thickness of a barrier layer. For example, as the first conductive powder, the average particle diameter D1 is about 1/20 or less (typically about 1/200 to 1/20, preferably about 1/100 to) of the thickness T B of the barrier layer. 1/40) can be used preferably. On the other hand, as the second conductive powder, the average particle diameter D2 is larger than D1 (that is, D1 <D2) and D2 is about 1/60 or more (typically about 1/40) of the thickness T B of the barrier layer. Or more). D2 is also preferably can be a second conductive powder is greater than T B. Although the upper limit of D2 is not specifically limited, Usually, it is preferable to set it as 4 times or less (preferably 3 times or less) of the thickness T B of a barrier layer. Further, the thickness of which in the case of using the second conductive powder of D2> T B as described above, the term "thickness of the barrier layer" is calculated by dividing the mass of the barrier layer formed on the unit area by the density of the barrier layer ( Average thickness).

배리어층에 있어서의 도전재(제1 및 제2 도전 분말을 포함함)/폴리머 재료의 질량비(전형적으로는, 배리어층 형성용 조성물에 포함되는 도전재/폴리머 재료의 질량비와 대략 일치함)는, 예를 들어 약 60/40 이하(전형적으로는 약 10/90 내지 60/40)로 할 수 있고, 약 50/50 이하(전형적으로는 약 20/80 내지 50/50, 예를 들어 약 30/70 내지 40/60)로 하는 것이 바람직하다. 상기 질량비가 상기 범위보다도 지나치게 작으면, 배리어층에 있어서 충분한 도전 경로(도전 패스)를 확보하는 것이 곤란해져, 전극의 도전성이 저하 경향으로 되는 경우가 있다. 한편, 도전재/폴리머 재료의 질량비가 상기 범위보다도 지나치게 크면, 배리어층의 내수성이 저하 경향으로 되는 경우가 있다.The mass ratio of the conductive material (including the first and second conductive powders) / polymer material in the barrier layer (typically approximately equal to the mass ratio of the conductive material / polymer material included in the barrier layer-forming composition) is For example, about 60/40 or less (typically about 10/90 to 60/40), and about 50/50 or less (typically about 20/80 to 50/50, for example about 30 / 70 to 40/60). When the said mass ratio is too small than the said range, it will become difficult to ensure sufficient conductive path (conductive path) in a barrier layer, and the electroconductivity of an electrode may become the tendency for a fall. On the other hand, when the mass ratio of the conductive material / polymer material is too large than the above range, the water resistance of the barrier layer may tend to be lowered.

여기에 개시되는 배리어층은, 제2 도전 분말보다도 제1 도전 분말을 많은 비율(질량비)로 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 도전 분말 100질량부에 대해 제2 도전 분말을 약 1질량부 이상 100질량부 미만(보다 바람직하게는 약 10 내지 50질량부)의 비율로 포함하는 배리어층이 바람직하다. 제1 도전 분말에 대한 제2 도전 분말의 사용 비율이 상기 비율보다도 지나치게 적으면, 양 분말을 병용하는 것에 의한 효과가 충분히 발휘되기 어려워지는 경우가 있다. 한편, 제1 도전 분말에 대한 제2 도전 분말의 사용 비율이 지나치게 많으면 내수성이 저하되기 쉬워지는 경우가 있다.It is preferable that the barrier layer disclosed here contains a 1st conductive powder in a ratio (mass ratio) more than 2nd conductive powder. For example, the barrier layer which contains a 2nd conductive powder in the ratio of about 1 mass part or more and less than 100 mass parts (more preferably about 10-50 mass parts) with respect to 100 mass parts of 1st conductive powder is preferable. When the use ratio of the 2nd conductive powder with respect to 1st conductive powder is too small than the said ratio, the effect by using both powders may be hard to fully be exhibited. On the other hand, when there is too much use ratio of the 2nd conductive powder with respect to a 1st conductive powder, water resistance may fall easily.

이러한 배리어층은, 전형적으로는 상기 도전재(적어도 제1, 제2 도전 분말을 포함함)와 비수용성 폴리머 재료를 적당한(전형적으로는, 상기 폴리머 재료를 용해 가능한) 용매에 첨가 혼합하여 조제된 배리어층 형성용 조성물을 집전체의 표면에 부여하여 건조시킴으로써 형성될 수 있다. 상기 조성물을 구성하는 용매는, 사용하는 비수용성 폴리머 재료와의 조합을 고려하여 적절하게 선택할 수 있다. 종래의 용제계 활물질층 형성용 페이스트의 조제에 사용되는 유기 용제(비수계 용매)가 적절하게 사용될 수 있다. 이러한 유기 용제로서 N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 메틸에틸케톤, 톨루엔 등이 예시된다. 이들 중 예를 들어 NMP를 바람직하게 채용할 수 있다. 특별히 한정하는 것은 아니지만, 배리어층 형성용 조성물의 고형분 농도(불휘발분, 즉 배리어층 형성 성분의 비율. 이하,「NV」라 표기함)는, 예를 들어 약 1 내지 30질량%(바람직하게는 약 5 내지 20질량%) 정도일 수 있다. NV가 지나치게 높으면 배리어층 형성용 조성물의 취급성[예를 들어, 상기 조성물을 집전체(특히, 박 형상 집전체)에 부여할 때의 도포 시공성 등]이 저하되기 쉬워지는 경우가 있다. 또한, NV가 지나치게 낮으면 사용할 유기 용제량이 많아지므로 고비용이 되는 경향이 있다.Such barrier layers are typically prepared by adding and mixing the conductive material (including at least the first and second conductive powders) and the non-aqueous polymer material in a suitable (typically, soluble in the polymer material) solvent. It can be formed by applying the barrier layer forming composition to the surface of the current collector and drying it. The solvent which comprises the said composition can be suitably selected considering the combination with the water-insoluble polymer material to be used. The organic solvent (non-aqueous solvent) used for preparation of the conventional solvent type active material layer formation paste can be used suitably. N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), methyl ethyl ketone, toluene, etc. are illustrated as such an organic solvent. Among these, for example, NMP can be preferably employed. Although not particularly limited, the solid content concentration (non-volatile content, that is, the ratio of the barrier layer forming component, hereinafter referred to as "NV") of the composition for barrier layer forming is, for example, about 1 to 30% by mass (preferably About 5-20% by mass). When NV is too high, the handleability of the composition for barrier layer formation (for example, coating property when giving the said composition to an electrical power collector (especially thin current collector) etc.) may fall easily. In addition, when NV is too low, since the amount of the organic solvent to be used increases, there exists a tendency for it to become high cost.

특별히 한정하는 것은 아니지만, 상기 배리어층 형성용 조성물을 조제함에 있어서는, 우선 제2 도전 분말과 폴리머 재료를 용매와 혼합한 후(폴리머 재료 및 제2 도전 분말이 균일하게 용해ㆍ분산될 때까지 혼합하는 것이 바람직함), 이 혼합물에 제1 도전 분말을 투입하여 혼합ㆍ분산시키는 형태를 바람직하게 채용할 수 있다. 이러한 형태는, 상대적으로 평균 입경이 작은(따라서 균일 분산이 곤란한 경향이 있는) 제1 도전 분말이 균일하게 분산된 배리어층 형성용 조성물을 조제하는 데 적합하다. 상기 제1 도전 분말의 투입은, 한 번에 행해도 좋고, 몇 회로 분할하여 행해도 좋고, 서서히(연속적으로) 행해도 좋다. 예를 들어, 사용하는 제1 도전 분말의 전량을 2 내지 50회(보다 바람직하게는 3 내지 20회, 예를 들어 5 내지 10회)로 나누어(전형적으로는 등분하여), 그들을 소정의 간격(예를 들어, 3 내지 10분 정도의 간격)으로 투입하는 것이 바람직하다. 또한, 폴리머 재료와 제2 도전 분말은 어느 쪽을 먼저 용매와 혼합해도 좋고, 양자를 대략 동시에 용매와 혼합해도 좋다.Although not particularly limited, in preparing the composition for forming a barrier layer, first, the second conductive powder and the polymer material are mixed with a solvent (mixed until the polymer material and the second conductive powder are uniformly dissolved and dispersed). It is preferable to employ | adopt the form which mix | pours and disperse | distributes a 1st electrically conductive powder to this mixture, preferably. This form is suitable for preparing the composition for barrier layer formation in which the 1st electrically conductive powder with a relatively small average particle diameter (hence, it tends to be difficult to disperse | distribute uniformly) is uniformly dispersed. The first conductive powder may be added at a time, may be divided into several times, or may be performed gradually (continuously). For example, the total amount of the first conductive powder to be used is divided (typically equally) into 2 to 50 times (more preferably, 3 to 20 times, for example, 5 to 10 times), and they are separated by a predetermined interval ( For example, it is preferable to add at intervals of about 3 to 10 minutes. In addition, either a polymer material and a 2nd conductive powder may mix with a solvent first, and both may mix with a solvent substantially simultaneously.

배리어층 형성용 조성물을 집전체 표면에 부여하는 조작은, 종래 공지의 적당한 도포 장치(슬릿 코터, 다이 코터, 콤마 코터, 그라비아 코터 등)를 사용하여 적절하게 행할 수 있다. 도포 후, 도포물을 건조시킴으로써[이때, 필요에 따라서 적당한 건조 촉진 수단(히터 등)을 사용해도 좋음] 배리어층이 형성된다. 배리어층 형성용 조성물의 도포량은 특별히 한정되지 않지만, 상기 도포량이 지나치게 적으면 형성되는 배리어층의 내수성이 저하 경향으로 되기 쉽고, 도포량이 지나치게 많으면 배리어층(나아가서는, 전극)의 도전성이 저하되는 경향으로 되는 경우가 있다. 이들 내수성과 도전성의 균형으로부터, 통상은 상기 도포량을 집전체의 한쪽면당 약 0.1 내지 10g/㎡(고형분 기준)로 하는 것이 적당하고, 예를 들어 약 1 내지 5g/㎡(고형분 기준)로 하는 것이 바람직하다.The operation of applying the barrier layer-forming composition to the current collector surface can be appropriately performed using a conventionally known appropriate coating apparatus (slit coater, die coater, comma coater, gravure coater, etc.). After application | coating, a barrier layer is formed by drying a coating (at this time, you may use suitable drying promotion means (heater etc.) as needed). The coating amount of the barrier layer-forming composition is not particularly limited, but if the coating amount is too small, the water resistance of the barrier layer formed tends to be low, and if the coating amount is too large, the conductivity of the barrier layer (advancing, electrode) is lowered. It may become. From these balances of water resistance and conductivity, it is usually appropriate to set the coating amount to about 0.1 to 10 g / m 2 (solid content basis) per side of the current collector, for example, to about 1 to 5 g / m 2 (solid content basis). desirable.

이 배리어층 상으로부터 활물질 조성물을 부여하여 활물질층을 형성하는 조작(전형적으로는, 조성물의 도포 조작 및 도포물의 건조 조작을 포함함)은, 배리어층 형성용 조성물을 집전체 표면에 부여하여 배리어층을 형성하는 조작과 동일하게 하여 행할 수 있다. 활물질 조성물의 도포량은 특별히 한정되지 않고, 정극 및 전지의 형상이나 용도에 따라서 적절하게 다를 수 있다. 예를 들어, 배리어층의 두께와 활물질층의 두께의 비율(배리어층:활물질층)이, 대략 1:5 내지 1:100(전형적으로는 프레스 후의 두께 비율)이 되도록 활물질층을 비교적 두껍게 형성하는 것이 바람직하다.An operation (typically including a coating operation of the composition and a drying operation of the coating material) of imparting the active material composition on the barrier layer to form the active material layer provides the barrier layer-forming composition on the surface of the current collector and the barrier layer. It can be performed in the same manner as the operation for forming the. The application amount of the active material composition is not particularly limited and may be appropriately different depending on the shape and the use of the positive electrode and the battery. For example, the active material layer is formed relatively thick so that the ratio (barrier layer: active material layer) of the thickness of the barrier layer and the thickness of the active material layer is approximately 1: 5 to 1: 100 (typically a thickness ratio after pressing). It is preferable.

이와 같이 하여 얻어진 적층물(정극)을 소망에 의해 두께 방향으로 프레스함으로써, 목적으로 하는 두께의 정극 시트를 얻을 수 있다. 상기 프레스를 행하는 방법으로서는, 종래 공지의 롤 프레스법, 평판 프레스법 등을 적절하게 채용할 수 있다.Thus, the positive electrode sheet of the target thickness can be obtained by pressing the laminated body (positive electrode) obtained in this way to the thickness direction as desired. As a method of performing the said press, the conventionally well-known roll press method, the flat plate press method, etc. can be employ | adopted suitably.

또한, 전극의 제조에 사용할 도전재로서 카본 재료를 사용하는 경우, 상기 카본 재료(예를 들어, 아세틸렌 블랙)로서는, 휘발분이 적은 것을 선택하는 것이 바람직하다. 카본 재료의 휘발분이 적은 것은, 상기 카본 재료의 표면에 관능기가 적은 것과 관련될 수 있다. 표면 관능기가 적은 카본 재료는, 예를 들어 상기 카본 재료를 사용하여 전지를 구축하여 통상의 방법에 의해 컨디셔닝을 행할 때에, 상기 카본 재료와 전해질(전형적으로는 전해액)의 접촉에 의해 가스를 발생시키는 작용이 적은(그 결과, 컨디셔닝에 의해 발생하는 가스량이 적은) 경향에 있으므로 바람직하다. 예를 들어, JIS K6221에 준하여 측정되는 휘발분이 약 1% 이하(전형적으로는 약 0.1 내지 1%)인 카본 재료의 사용이 바람직하다.In addition, when using a carbon material as a electrically conductive material used for manufacture of an electrode, it is preferable to select a thing with few volatile matters as said carbon material (for example, acetylene black). The low volatile content of the carbon material may be related to the low functional group on the surface of the carbon material. A carbon material having a low surface functional group generates gas by contact of the carbon material with an electrolyte (typically an electrolyte solution) when, for example, a battery is constructed using the carbon material and conditioned by a conventional method. It is preferable because it tends to have a small amount of action (as a result, a small amount of gas generated by conditioning). For example, the use of a carbon material having a volatile matter measured in accordance with JIS K6221 of about 1% or less (typically about 0.1 to 1%) is preferred.

여기에 개시되는 제조 방법에 의해 전극(예를 들어, 리튬 이온 전지용 정극)을 제조하는 바람직한 일 형태를, 도 1에 도시하는 전극 단면도(집전체의 한쪽면측만을 도시하고 있음) 및 도 2에 나타내는 흐름도를 따라 설명하면, 이하와 같다. 즉, 우선 집전체(예를 들어, 알루미늄박)(32)를 준비한다(스텝 S100). 한편, 제1 도전 분말(331), 제2 도전 분말(332) 및 비수용성 폴리머 재료(334)를 포함하는 배리어층 형성용 조성물을 준비한다(스텝 S110). 그리고 집전체(32)의 한쪽면 또는 양면에, 스텝 S110에서 준비한 배리어층 형성용 조성물을 부여하고, 그 부여물을 건조시켜 배리어층(33)을 형성한다(스텝 S120). 다음에, 스텝 S120에서 형성한 배리어층(33) 상으로부터, 활물질(예를 들어, 리튬 니켈계 산화물 분말)(351)과 도전재(352)와 폴리머 재료(354)를 포함하는 수계의 활물질 조성물을 부여하고, 상기 부여물을 건조시켜 활물질층(35)을 형성한다(스텝 S130). 그 후, 필요에 따라서 전체를 프레스하거나 원하는 크기로 재단하거나 하여, 목적으로 하는 두께 및 사이즈의 전극(30)을 얻는다.Preferable aspects of manufacturing an electrode (for example, a lithium ion battery positive electrode) by the manufacturing method disclosed herein are shown in the electrode cross-sectional view (only one side of the current collector is shown) shown in FIG. 1 and in FIG. 2. It demonstrates with the flowchart shown, as follows. That is, first, an electrical power collector (for example, aluminum foil) 32 is prepared (step S100). On the other hand, the composition for barrier layer formation containing the 1st conductive powder 331, the 2nd conductive powder 332, and the water-insoluble polymer material 334 is prepared (step S110). The barrier layer forming composition prepared in step S110 is applied to one or both surfaces of the current collector 32, and the imparted material is dried to form the barrier layer 33 (step S120). Next, from the barrier layer 33 formed in step S120, an aqueous active material composition containing an active material (for example, lithium nickel-based oxide powder) 351, a conductive material 352, and a polymer material 354. And the above-mentioned substance is dried to form the active material layer 35 (step S130). Thereafter, the whole is pressed or cut to a desired size as necessary to obtain an electrode 30 having a desired thickness and size.

여기서, 활물질 조성물을 부여한 후 상기 부여물을 건조시킬 때까지의 시간은, 당해 전극을 구성하는 배리어층의 내수성의 정도를 고려하여 설정할 수 있다. 예를 들어, 상기 배리어층의 내수 기간(후술하는 실시예에 기재하는 내수성 시험에 의해 파악될 수 있음)보다도 단시간 동안에 상기 활물질 조성물을 건조시키면 된다. 이것에 의해, 고성능의(예를 들어, 상기 고전기 저항성 화합물의 생성이 보다 잘 방지된, 즉 고출력의 전지를 구축하는 데 적합한) 전극을 안정적으로 제조할 수 있다. 전극의 생산 효율이나 라인 설계의 자유도 등의 관점으로부터, 여기에 개시되는 전극의 실용상 바람직한 일 형태는, 후술하는 실시예에 기재하는 내수성 시험에 있어서 약 2분 이상의 내수성(내수 기간)을 실현하는 배리어층이다. 상기 내수 기간이 약 3분 이상(더욱 바람직하게는, 4분 이상)인 배리어층이 보다 바람직하다. 또한, 후술하는 실시예에 기재하는 막 저항 측정에 있어서, 막 저항이 7mΩ/㎠ 이하(보다 바람직하게는 6mΩ/㎠ 이하)인 배리어층이 바람직하다.Here, the time from the provision of the active material composition to the drying of the provision can be set in consideration of the degree of water resistance of the barrier layer constituting the electrode. For example, what is necessary is just to dry the said active material composition for a short time rather than the water resistance period (it can be grasped by the water resistance test described in the Example mentioned later) of the said barrier layer. This makes it possible to stably produce an electrode of high performance (e.g., the production of the high-electromagnetic resistance compound is better prevented, i.e., suitable for constructing a high-output battery). In view of production efficiency of the electrode, degree of freedom in line design, and the like, a practically preferable embodiment of the electrode disclosed herein realizes water resistance (water resistance period) of about 2 minutes or more in the water resistance test described in Examples described later. Barrier layer. More preferably, the barrier layer has a water resistance period of about 3 minutes or more (more preferably, 4 minutes or more). In the film resistance measurement described in Examples described later, a barrier layer having a film resistance of 7 mΩ / cm 2 or less (more preferably 6 mΩ / cm 2 or less) is preferable.

이와 같이 하여 형성된 전극은, 예를 들어 도 1에 도시하는 모식적인 단면도와 같이, 집전체(32)의 표면에 도전재(330)와 비수용성 폴리머 재료(334)를 포함하는 배리어층(33)을 구비하고, 상기 배리어층(33) 상에 활물질(351)과 도전재(352)와 폴리머 재료(354)를 포함하는 활물질층(35)이 형성되어 있다. 배리어층(33)에 포함되는 도전재(330)는, 상대적으로 작은 제1 도전 분말(331)과, 상대적으로 큰 제2 도전 분말(332)로 이루어진다.The electrode thus formed is, for example, a barrier layer 33 including a conductive material 330 and a water-insoluble polymer material 334 on the surface of the current collector 32 as shown in the schematic cross-sectional view shown in FIG. 1. And an active material layer 35 including an active material 351, a conductive material 352, and a polymer material 354 on the barrier layer 33. The conductive material 330 included in the barrier layer 33 is made of a relatively small first conductive powder 331 and a relatively large second conductive powder 332.

여기서, 도 10에 도시하는 모식적인 단면도와 같이, 배리어층(33)을 구성하는 도전재(330)로서 예를 들어 도 1에 도시하는 제1 도전 분말(331)과 동일한 정도의 입경을 갖는 도전재만을 포함하는 구성의 배리어층(33)에서는, 실용상 충분한 내수성을 확보하려고 하면 도전재(330) 사이가 폴리머 재료(334)에 의해 차단되어 활물질층(35)과 집전체(32) 사이의 도전 패스가 적어지거나, 혹은 도전재(330)의 입경이 작으므로 도전 패스가 가늘어지는 경향이 있다.Here, as shown in the schematic cross-sectional view shown in FIG. 10, as the conductive material 330 constituting the barrier layer 33, for example, a conductive material having the same particle size as the first conductive powder 331 shown in FIG. 1. In the barrier layer 33 including only the ash, when attempting to ensure sufficient water resistance in practical use, the conductive material 330 is blocked by the polymer material 334, and the active material layer 35 and the current collector 32 are separated. Since the conductive paths are reduced or the particle diameter of the conductive material 330 is small, the conductive paths tend to be thin.

도 1에 도시하는 구성의 전극에 따르면, 도 10에 도시하는 구성에 제2 도전 분말(332)이 첨가되어 있음으로써, 제1 도전 분말(331) 사이에 제2 도전 분말(332)을 개재하여 굵은 도전 패스를 형성할 수 있고, 이에 의해 활물질층(35)과 집전체(32) 사이의 전자 이동을 보다 효율적으로 행할 수 있다. 그 결과, 배리어층(33)의 도전성을 향상시킬 수 있다.According to the electrode of the structure shown in FIG. 1, since the 2nd conductive powder 332 is added to the structure shown in FIG. 10, the 2nd conductive powder 332 is interposed between the 1st conductive powder 331. A thick conductive path can be formed, whereby electron transfer between the active material layer 35 and the current collector 32 can be performed more efficiently. As a result, the conductivity of the barrier layer 33 can be improved.

또한, 여기에 개시되는 기술에 있어서의 배리어층은, 도전재로서 실질적으로 제1 도전 분말 및 제2 도전 분말만을 포함하는 조성이라도 좋고, 혹은 본 발명의 효과를 크게 손상시키지 않는 범위에서 제1 및 제2 도전 분말에 더하여 3종류째 이후의 도전 분말을 포함해도 좋다. 바람직한 일 형태에서는, 배리어층에 포함되는 도전재가 실질적으로 제1 도전 분말 및 제2 도전 분말만으로 구성된다.In addition, the barrier layer in the technique disclosed here may be a composition substantially comprising only the first conductive powder and the second conductive powder as the conductive material, or the first and the first layer within a range that does not significantly impair the effects of the present invention. In addition to the second conductive powder, the third and subsequent conductive powders may be included. In a preferable embodiment, the conductive material included in the barrier layer is substantially composed of only the first conductive powder and the second conductive powder.

본 발명에 의해 제공되는 전극은, 각종 형태의 전지를 구축하기 위한 전극(예를 들어, 정극)으로서 바람직하게 이용된다. 예를 들어, 상기 전극을 사용하여 이루어지는 정극과, 부극 집전체에 부극 활물질층이 보유 지지된 부극과, 상기 정부극 사이에 배치되는 전해질과, 전형적으로는 정부극 집전체를 이격시키는 세퍼레이터(전해질이 고체인 경우에는 필요하지 않을 수 있음)를 구비하는 리튬 이온 전지의 구성 요소로서 적합하다. 이러한 전지를 구성하는 외부 용기의 구조(예를 들어 금속제의 하우징이나 라미네이트 필름 구조물)나 사이즈, 혹은 정부극 집전체를 주 구성 요소로 하는 전극체의 구조(예를 들어, 권회 구조나 적층 구조) 등에 대해 특별히 제한은 없다.The electrode provided by this invention is used suitably as an electrode (for example, positive electrode) for building the battery of various forms. For example, a separator (electrolyte) spaced apart from a positive electrode formed using the electrode, a negative electrode having a negative electrode active material layer held on the negative electrode current collector, an electrolyte disposed between the positive electrode, and typically a positive electrode current collector In the case of this solid, it may not be necessary) and is suitable as a component of the lithium ion battery. The structure of the outer container constituting such a battery (for example, a metal housing or laminate film structure) or the size, or the structure of an electrode body having a positive electrode current collector as a main component (for example, a wound structure or a laminated structure). There is no restriction | limiting in particular about etc.

이하, 본 발명에 의해 제공되는 정극 및 상기 정극을 구비하는 리튬 이온 전지의 일 실시 형태에 대해, 도 1, 도 3 내지 도 5에 도시하는 모식도를 참조하면서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one Embodiment of the positive electrode provided by this invention and the lithium ion battery provided with the said positive electrode is demonstrated, referring the schematic diagram shown to FIG. 1, FIG.

도시되는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 전지(10)는, 금속제(수지제 또는 라미네이트 필름제도 적합함)의 하우징(외부 용기)(12)을 구비하고 있고, 이 하우징(12) 내에는, 장척(長尺) 시트 형상의 정극 시트(30), 세퍼레이터(50A), 부극 시트(40) 및 세퍼레이터(50B)를 이 순서로 적층하고 계속해서 편평 형상으로 권회함으로써 구성된 권회 전극체(20)가 수용된다.As shown in the drawing, the lithium ion battery 10 according to the present embodiment includes a housing (outer container) 12 made of metal (suitable for resin or laminated film), and in the housing 12 Wound electrode body 20 constructed by laminating a long sheet-shaped positive electrode sheet 30, separator 50A, negative electrode sheet 40, and separator 50B in this order and subsequently winding in a flat shape. Is accepted.

정극(30)은, 여기에 개시되는 어느 하나의 방법을 적용하여 제조된 것이며, 장척 시트 형상의 정극 집전체(32)와, 상기 집전체의 한쪽면 또는 양면에 형성된 배리어층(33)(도 1 참조)과, 상기 배리어층 상에 형성된 정극 활물질층(35)을 구비한다. 이들 층(33, 35)은, 전형적으로는 정극 집전체(32)의 대략 동일 범위에(서로 대략 완전히 겹쳐지도록) 형성되어 있는 것이 바람직하다. 혹은, 예를 들어 활물질층(35)보다도 광범위하게 배리어층(33)이 형성되어 있어도 좋다. 활물질층(35)이 형성되는 범위 전체를 포함하도록 배리어층(33)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.The positive electrode 30 is manufactured by applying any of the methods disclosed herein, and has a long sheet-like positive electrode current collector 32 and a barrier layer 33 formed on one or both surfaces of the current collector (FIG. 1) and the positive electrode active material layer 35 formed on the barrier layer. It is preferable that these layers 33 and 35 are typically formed in substantially the same range of the positive electrode electrical power collector 32 (so that they may overlap substantially completely). Alternatively, for example, the barrier layer 33 may be formed more widely than the active material layer 35. It is preferable that the barrier layer 33 is formed so as to cover the entire range in which the active material layer 35 is formed.

한편, 부극(40)은 장척 시트 형상의 부극 집전체(42)와 그 표면에 형성된 부극 활물질층(45)을 구비한다. 부극 집전체(42)로서는 구리 등의 금속으로 이루어지는 시트재(전형적으로는 구리박 등의 금속박)를 바람직하게 사용할 수 있다. 부극 활물질로서는, 적어도 일부에 그라파이트 구조(층상 구조)를 포함하는 탄소 재료(예를 들어, 천연 흑연)를 적절하게 사용할 수 있다. 이러한 부극 활물질을 바인더(정극측의 활물질층에 있어서의 폴리머 재료와 동일한 것 등을 사용할 수 있음) 및 필요에 따라서 사용되는 도전재(정극측의 활물질층과 동일한 것 등을 사용할 수 있음)와 혼합하여 조제한 부극 활물질 조성물(바람직하게는 수계 조성물)을 부극 집전체(42)의 한쪽면 또는 양면에 도포한다. 계속해서 상기 도포물을 건조시킴으로써, 집전체(42)의 원하는 부위에 부극 활물질층(45)을 형성할 수 있다(도 4). 특별히 한정하는 것은 아니지만, 부극 활물질 100질량부에 대한 바인더의 사용량은 예를 들어 0.5 내지 10질량부의 범위로 할 수 있다.On the other hand, the negative electrode 40 includes a long sheet-like negative electrode current collector 42 and a negative electrode active material layer 45 formed on the surface thereof. As the negative electrode current collector 42, a sheet material (typically metal foil such as copper foil) made of metal such as copper can be preferably used. As a negative electrode active material, the carbon material (for example, natural graphite) which contains a graphite structure (layered structure) in at least one part can be used suitably. The negative electrode active material is mixed with a binder (the same as the polymer material in the active material layer on the positive electrode side, etc. can be used) and a conductive material (the same as the active material layer on the positive electrode side, etc. can be used) as needed. To prepare a negative electrode active material composition (preferably an aqueous composition) on one or both surfaces of the negative electrode current collector 42. Subsequently, the negative electrode active material layer 45 can be formed on a desired portion of the current collector 42 by drying the coating material (FIG. 4). Although it does not specifically limit, the usage-amount of a binder with respect to 100 mass parts of negative electrode active materials can be, for example in the range of 0.5-10 mass parts.

또한, 정부극 시트와 겹쳐 사용되는 세퍼레이터(50A, 50B)로서는, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지로 이루어지는 다공질 필름을 적절하게 사용할 수 있다.As the separators 50A and 50B to be superposed on the positive electrode sheet, for example, a porous film made of polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene can be suitably used.

도 4에 도시하는 바와 같이, 정극 시트(30) 및 부극 시트(40)의 길이 방향을 따르는 한쪽 단부에는 상기 활물질 조성물을 도포하지 않고, 따라서 활물질층(35, 45)이 형성되지 않는 부분을 형성한다. 정부극 시트(30, 40)를 2매의 세퍼레이터(50A, 50B)와 함께 겹칠 때에는, 양 활물질층(35, 45)이 겹쳐지는 동시에 정극 시트의 활물질층 미형성 부분과 부극 시트의 활물질층 미형성 부분이 길이 방향을 따른 한쪽 단부와 다른 쪽의 단부에 따로따로 배치되도록, 정부극 시트(30, 40)를 약간 어긋나게 하여 겹친다. 이 상태에서 총 4매의 시트(30, 40, 50A, 50B)를 권회하고, 계속해서 얻어진 권회체를 측면 방향으로부터 눌러 찌부러뜨림으로써 편평 형상의 권회 전극체(20)가 얻어진다.As shown in FIG. 4, one end portion in the longitudinal direction of the positive electrode sheet 30 and the negative electrode sheet 40 is not coated with the active material composition, thus forming a portion where the active material layers 35 and 45 are not formed. do. When superimposing electrode sheets 30 and 40 overlap with two separators 50A and 50B, both active material layers 35 and 45 overlap, and the active material layer unformed portion of the positive electrode sheet and the active material layer of the negative electrode sheet are not. The stationary pole sheets 30 and 40 are slightly shifted and overlapped so that the formation portions are disposed separately at one end portion and the other end portion in the longitudinal direction. In this state, a total of four sheets 30, 40, 50A, and 50B are wound, and the wound electrode body 20 having a flat shape is obtained by pressing and crushing the wound body obtained subsequently from the lateral direction.

계속해서, 얻어진 권회 전극체(20)를 하우징(12)에 수용하는 동시에(도 5), 상기 정극 및 부극의 활물질층 미형성 부분을, 일부가 하우징(12)의 외부에 배치되는 외부 접속용 정극 단자(14) 및 외부 접속용 부극 단자(16)의 각각과 전기적으로 접속한다. 그리고 적당한 비수 전해액[예를 들어, 에틸렌카보네이트(EC)와 디에틸카보네이트(DEC)의 혼합 용매에 LiPF6 등의 리튬염(지지염)을 적당량 용해시킨 것]을 하우징(12) 내에 배치(주액)하고, 하우징(12)의 개구부를 당해 하우징과 그것에 대응하는 덮개 부재(13)의 용접 등에 의해 밀봉하여, 리튬 이온 전지(10)의 구축(조립)이 완성된다. 또한, 하우징(12)의 밀봉 프로세스나 전해액의 배치(주액) 프로세스는, 종래의 리튬 이온 전지의 제조에서 행해지고 있는 방법과 동일하면 되며, 본 발명을 특징짓는 것은 아니다.Subsequently, the wound electrode body 20 thus obtained is accommodated in the housing 12 (FIG. 5), and an external connection portion is partially disposed outside the housing 12 in which the active material layer unformed portions of the positive electrode and the negative electrode are disposed. It electrically connects with each of the positive electrode terminal 14 and the negative electrode terminal 16 for external connection. Then, a suitable nonaqueous electrolyte solution (for example, a suitable amount of a lithium salt such as LiPF 6 dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC)) is disposed in the housing 12. And the opening of the housing 12 is sealed by welding of the housing and the lid member 13 corresponding thereto, and the construction (assembly) of the lithium ion battery 10 is completed. In addition, the sealing process of the housing | casing 12 and the arrangement | positioning (pouring) process of electrolyte solution should just be the same as the method performed by manufacture of the conventional lithium ion battery, and do not characterize this invention.

이하, 본 발명에 관한 몇 개의 실시예를 설명하지만, 본 발명을 이러한 구체예로 나타내는 것에 한정하는 것을 의도한 것은 아니다.Hereinafter, although some Examples concerning this invention are described, it is not what intended limiting this invention to what shows this specific example.

<예 1><Example 1>

알루미늄박을 집전체로 하고, 정극 활물질로서 LiNiO2로 나타내어지는 조성의 리튬 니켈계 산화물(니켈산 리튬)을 갖는 시트 형상 전극을 제작하였다.Using a sheet of aluminum foil as a current collector, a sheet-like electrode having a lithium nickel-based oxide (lithium nickelate) having a composition represented by LiNiO 2 was produced.

즉, 평균 입경 35㎚인 아세틸렌 블랙(AB)(도전재)과 PVDF(폴리머 재료)를, 이들 재료의 질량비가 30:70이 되고, 또한 NV가 약 9질량%로 되도록 NMP(유기 용제)와 혼합하여, 용제계의 배리어층 형성용 조성물을 조제하였다.In other words, acetylene black (AB) (conductive material) and PVDF (polymer material) having an average particle diameter of 35 nm were used in such a manner that the mass ratio of these materials was 30:70, and NV was about 9 mass%. It mixed and prepared the composition for barrier layer formation of a solvent system.

이 배리어층 형성용 조성물을 두께 15㎛의 장척 형상 알루미늄박(집전체)의 양면에 도포하여 건조시킴으로써, 상기 집전체의 양면에 배리어층을 형성하였다. 여기서, 상기 조성물의 도포에는 그라비아 코터를 사용하고, 그 도포량(coating weight)은 집전체의 한쪽면당 약 2g/㎡(고형분 기준)가 되도록 조정하였다. 또한, 이 도포 중량[g/㎡]은, 건조 후에 형성되는 배리어층의 두께(즉, 건조 막 두께)[㎛]와 대략 동등하다. 즉, 상기 도포량에 따르면 두께 약 2㎛의 배리어층이 형성된다.The barrier layer was formed on both surfaces of the said electrical power collector by apply | coating this barrier layer forming composition to both surfaces of the elongate aluminum foil (current collector) of thickness 15micrometer, and drying it. Here, a gravure coater was used to apply the composition, and the coating weight thereof was adjusted to be about 2 g / m 2 (solid content basis) per side of the current collector. In addition, this coating weight [g / m <2>] is substantially equivalent to the thickness (namely, dry film thickness) [micrometer] of the barrier layer formed after drying. That is, according to the application amount, a barrier layer having a thickness of about 2 μm is formed.

<예 2><Example 2>

평균 입경 35㎚인 AB와 PVDF의 질량비를 35:65로 한 점 이외는 예 1과 동일하게 하여 배리어층 형성용 조성물을 조제하였다. 이 조성물을 사용하여 예 1과 마찬가지로 집전체의 양면에 두께 약 2㎛의 배리어층을 형성하였다.A composition for forming a barrier layer was prepared in the same manner as in Example 1 except that the mass ratio of AB and PVDF having an average particle diameter of 35 nm was 35:65. Using this composition, a barrier layer having a thickness of about 2 μm was formed on both surfaces of the current collector in the same manner as in Example 1.

<예 3><Example 3>

본 예에서는, 도전재로서 평균 입경 35㎚인 AB(제1 도전 분말) 및 평균 입경 55㎚인 AB(제2 도전 분말)를 사용하였다. 상기 제1, 제2 도전 분말과 PVDF를, 이들 재료의 질량비가 30:5:65가 되고, 또한 NV가 약 9질량%로 되도록 NMP와 혼합하여 배리어층 형성용 조성물을 조제하였다. 이 조성물을 사용하여 예 1과 마찬가지로 집전체의 양면에 두께 약 2㎛의 배리어층을 형성하였다.In this example, AB (first conductive powder) having an average particle diameter of 35 nm and AB (second conductive powder) having an average particle diameter of 55 nm were used as the conductive material. The said 1st, 2nd electroconductive powder and PVDF were mixed with NMP so that the mass ratio of these materials might be 30: 5: 65, and NV might be about 9 mass%, and the composition for barrier layer formation was prepared. Using this composition, a barrier layer having a thickness of about 2 μm was formed on both surfaces of the current collector in the same manner as in Example 1.

예 1 내지 예 3에 의해 제작한 배리어층 형성 집전체의 성능을, 이하의 내수성 시험 및 막 저항 측정에 의해 평가하였다. 그 결과를, 각 예에 관한 배리어층의 개략 구성과 함께 표 1에 나타낸다.The performance of the barrier layer forming current collector produced by Examples 1 to 3 was evaluated by the following water resistance test and film resistance measurement. The result is shown in Table 1 with the schematic structure of the barrier layer which concerns on each example.

[내수성 시험][Water resistance test]

각 예에 관한 배리어층 형성 집전체의 표면(즉, 배리어층의 표면)에 0.1몰/L의 수산화나트륨(NaOH) 수용액을 적하하여 300초간(즉, 5분간) 방치하고, 배리어층이 박리될 때까지의 시간(내수 기간)을 관측하였다.0.1 mol / L of sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution was added dropwise to the surface of the barrier layer-forming current collector (that is, the surface of the barrier layer) according to each example, and left for 300 seconds (ie, 5 minutes), and the barrier layer was peeled off. The time until (a domestic period) was observed.

[막 저항 측정][Membrane resistance measurement]

각 예에 관한 배리어층 형성 집전체를 2매의 구리판 사이에 끼워 2500N의 압력을 가하고, JIS K7194에 준한 4단자 4탐침법에 의해 시트 저항[Ωㆍ㎠]을 측정하였다.The barrier layer forming electrical power collector which concerns on each case was sandwiched between two copper plates, the pressure of 2500N was applied, and the sheet resistance [ohm * cm <2>] was measured by the 4-terminal 4 probe method based on JISK7194.

Figure pct00001
Figure pct00001

표 1에 나타내어지는 바와 같이, 도전재로서 평균 입경 35㎚인 AB만을 사용한 예 1 및 예 2에서는, 상기 도전재의 함유 비율을 30질량%로부터 35질량%로 높이면, 배리어층의 도전성은 향상되었지만 내수 기간이 현저하게 짧아져 버렸다.As shown in Table 1, in Examples 1 and 2 using only AB having an average particle diameter of 35 nm as the conductive material, when the content ratio of the conductive material was increased from 30% by mass to 35% by mass, the conductivity of the barrier layer was improved. The period has shortened considerably.

한편, 평균 입경 35㎚인 AB의 함유 비율은 바꾸지 않고 평균 입경 55㎚인 AB를 5질량% 함유시킴으로써 도전재의 함유 비율을 증가시킨 예 3에 따르면, 실용상 충분한 내수 기간을 유지하면서, 배리어층의 도전성을 대폭으로 향상시킬 수 있었다.On the other hand, according to Example 3 in which the content ratio of the electrically conductive material was increased by containing 5 mass% of the AB having an average particle diameter of 55 nm without changing the content ratio of the AB having an average particle diameter of 35 nm, the barrier layer was maintained while maintaining a practically sufficient water resistance period. Electroconductivity could be improved significantly.

또한, 평균 입경 35㎚인 AB와 PVDF의 질량비를 40:60으로 한 점 이외는 상기와 마찬가지로 배리어층을 제작한 배리어층 형성 집전체(예 4)의 막 저항은 4.2mΩㆍ㎠, 내수성은 30초 미만으로, 예 2에 비해 더욱 내수성이 저하되었다. 한편, 평균 입경 35㎚인 AB(제1 도전 분말)와 평균 입경 55㎚인 AB(제2 도전 분말)와 PVDF의 질량비를 30:10:60으로 한 점 이외는 상기와 마찬가지로 배리어층을 제작한 배리어층 형성 집전체(예 5)의 막 저항은 4.3mΩㆍ㎠이고, 내수성은 45초였다. 즉, 이들 예 4, 예 5에 있어서도, 제1, 제2 도전 분말을 병용함으로써, 도전재 함유 비율 증가에 수반되는 내수성 저하를 억제하는 효과가 얻어지는 것이 확인되었다.The film resistance of the barrier layer-formed current collector (Example 4) in which the barrier layer was prepared in the same manner as described above except that the mass ratio of AB and PVDF having an average particle diameter of 35 nm was 40:60 was 4.2 mΩ · cm 2, and the water resistance was 30. In less than a second, water resistance fell further compared with Example 2. The barrier layer was prepared in the same manner as above except that the mass ratio of AB (first conductive powder) having an average particle diameter of 35 nm, AB (second conductive powder) having an average particle diameter of 55 nm, and PVDF was 30:10:60. The film resistance of the barrier layer-formed current collector (Example 5) was 4.3 m? · Cm 2, and the water resistance was 45 seconds. That is, also in these examples 4 and 5, it was confirmed that the effect which suppresses the fall of water resistance accompanying an increase of an electrically conductive material content ratio is obtained by using together a 1st, 2nd electroconductive powder.

또한, 도전재로서 평균 입경 35㎚인 AB를 30부 포함하는 예 1에 관한 조성물(NV 9질량%)의 점도는 12200mPaㆍs였던 것에 대해, 동 AB의 함유량을 40부로 증가시킨 예 4에 관한 조성물(NV 9질량%)의 점도는 14350mPaㆍs로, 예 1에 관한 조성물에 비해 크게 상승하였다. 한편, 예 4에서 사용한 평균 입경 35㎚인 AB 40부 중 10부를 평균 입경 76㎚인 AB로 치환한 조성물(즉, 평균 입경 35㎚인 AB와 평균 입경 76㎚인 AB와 PVDF를 30:10:70의 질량비로 포함하는, NV 9질량%의 조성물)은, 예 4에 관한 조성물에 비해 현저하게 저점도였다. 따라서, 배리어층 형성용 조성물의 점도를 예 1에 관한 조성물과 동등 이하로 억제하면서, 상기 조성물의 NV를 보다 높게 하였다. 구체적으로는, 제1, 제2 도전 분말과 폴리머 재료의 질량비 30:10:60을 유지하면서 NMP의 사용량을 줄여, NV 약 12질량%의 배리어층 형성용 조성물을 조제하였다(예 6). 이 예 6에 관한 조성물의 점도는 10350mPaㆍs였다. 당해 조성물을 예 1과 동일한 그라비아 도포 시공 조건으로 집전체에 도포하여 건조시킴으로써, 상기 집전체의 양면에 두께 약 2.5㎛의 배리어층이 형성된 배리어층 형성 집전체를 얻었다. 또한, 이상에 있어서 배리어층 형성용 조성물의 점도는 모두 B형 점도계를 사용하여 25℃에 있어서 측정하였다.In addition, the viscosity of the composition (NV 9 mass%) which concerns on Example 1 which contains 30 parts of AB which have an average particle diameter of 35 nm as a electrically conductive material was 12200 mPa * s, The thing which concerns on the example 4 which increased the content of copper AB to 40 parts The viscosity of the composition (NV 9 mass%) was 14350 mPa · s, which was greatly increased as compared with the composition of Example 1. On the other hand, a composition in which 10 parts out of 40 parts of AB having an average particle diameter of 35 nm used in Example 4 was replaced with an AB having an average particle diameter of 76 nm (that is, AB: 30 nm: The composition of NV 9 mass% contained in the mass ratio of 70) was remarkably low viscosity compared with the composition concerning Example 4. Therefore, NV of the said composition was made higher, suppressing the viscosity of the composition for barrier layer forming below the equivalent to the composition concerning Example 1. Specifically, the amount of NMP was reduced while maintaining the mass ratio 30:10:60 of the first and second conductive powders and the polymer material to prepare a composition for forming a barrier layer of about 12% by mass of NV (Example 6). The viscosity of the composition concerning this example 6 was 10350 mPa * s. The composition was applied to a current collector under the same gravure coating conditions as in Example 1 and dried to obtain a barrier layer-forming current collector having a barrier layer having a thickness of about 2.5 μm on both surfaces of the current collector. In addition, in the above, all the viscosity of the composition for barrier layer formation was measured at 25 degreeC using the Brookfield viscometer.

예 6에 관한 배리어층 형성 집전체에 대해, 예 1 내지 예 5와 동일하게 하여 내수성 시험 및 막 저항 측정을 행하였다. 그들의 결과 및 각 예에 관한 배리어층의 개략 구성을 표 2에 나타낸다. 이 표에는 예 1 및 예 4의 데이터를 아울러 나타내고 있다.About the barrier layer forming collector which concerns on Example 6, it carried out similarly to Examples 1-5, and performed water resistance test and film resistance measurement. Table 2 shows their results and the schematic configuration of the barrier layer according to each example. This table also shows the data of Example 1 and Example 4 together.

Figure pct00002
Figure pct00002

표 2에 나타내어지는 바와 같이, 예 6에 관한 배리어층 형성용 조성물에서는, 도전재로서 제1 도전 분말과 상기 제1 도전 분말의 2배 이상의 평균 입경을 갖는 제2 도전 분말을 사용함으로써, 제1 도전 분말만을 사용한 예 1 및 예 4에 비해 NV를 1.5배로 향상시켜도 여전히, 예 1에 관한 조성물과 동일한 그라비아 도포 시공 조건으로 양호하게 도포 가능한 점도의 조성물로 할 수 있었다. 이와 같이 고고형분의 조성물을 예 1과 동일한 도포 시공 조건으로 도포함으로써, 예 6에 따르면 예 1에 비해 보다 두꺼운(도포 중량이 많은) 배리어층이 형성되었다. 이 예 6에 관한 배리어층은 내수 기간 200초 이상이라고 하는 충분한 내수성을 나타내고, 도전성도 양호하였다.As shown in Table 2, in the composition for barrier layer forming which concerns on Example 6, by using the 1st conductive powder and the 2nd conductive powder which has an average particle diameter twice or more of the said 1st conductive powder as a electrically conductive material, 1st Even if NV was improved 1.5 times compared with Example 1 and Example 4 which used only electrically-conductive powder, it was still possible to set it as the composition of the viscosity which can be apply | coated favorably on the same gravure application conditions as the composition concerning Example 1. FIG. Thus, by apply | coating a composition of solid content on the application conditions similar to Example 1, according to Example 6, the thicker (high coating weight) barrier layer compared with Example 1 was formed. The barrier layer which concerns on this example 6 showed sufficient water resistance of 200 second or more in water-resistance period, and electroconductivity was also favorable.

<예 7><Example 7>

본 예에서는, 도전재로서 평균 입경 35㎚인 AB(제1 도전 분말) 및 평균 입경 4㎛인 AB(제2 도전 분말)를 사용하였다. 상기 제1, 제2 도전 분말과 PVDF를, 이들 재료의 질량비가 30:3:67이 되고, 또한 NV가 약 9질량%로 되도록 NMP와 혼합하여 배리어층 형성용 조성물을 조제하였다. 이 조성물을 한쪽면당 약 2g/㎡(고형분 기준)의 도포량이 되도록 집전체의 양면에 그라비아 도포 시공하여 건조시킴으로써, 집전체의 양면에 두께(평균 두께) 약 2㎛의 배리어층을 형성하였다. 즉, 본 예에서 사용한 제2 도전 분말의 평균 입경은 배리어층의 평균 두께보다도 크다.In this example, AB (first conductive powder) having an average particle diameter of 35 nm and AB (second conductive powder) having an average particle diameter of 4 µm were used as the conductive material. The said 1st, 2nd electroconductive powder and PVDF were mixed with NMP so that the mass ratio of these materials might be 30: 3: 67, and NV might be about 9 mass%, and the composition for barrier layer formation was prepared. The composition was dried by gravure coating on both sides of the current collector so as to have a coating amount of about 2 g / m 2 (solid content basis) per side, thereby forming a barrier layer having a thickness (average thickness) of about 2 μm on both sides of the current collector. That is, the average particle diameter of the 2nd electroconductive powder used by this example is larger than the average thickness of a barrier layer.

<예 8 내지 예 11><Example 8 to Example 11>

평균 입경 35㎚인 AB와 평균 입경 4㎛인 AB와 PVDF의 질량비를 각각 30:6:64(예 8), 30:9:61(예 9), 30:12:58(예 10) 및 30:15:55(예 11)로 한 점 이외는 예 7과 동일하게 하여, 집전체의 양면에 두께(평균 두께) 약 2㎛의 배리어층을 형성하였다.The mass ratios of AB having an average particle diameter of 35 nm and AB and PVDF having an average particle diameter of 4 µm were 30: 6: 64 (Example 8), 30: 9: 61 (Example 9), 30:12:58 (Example 10), and 30, respectively. A barrier layer having a thickness (average thickness) of about 2 μm was formed on both surfaces of the current collector except for the point of setting it to: 15: 55 (Example 11).

예 7 내지 예 11의 각 예에 관한 배리어층 형성 집전체에 대해, 상기와 동일하게 하여 내수성 시험 및 막 저항 측정을 행하였다.About the barrier layer forming electrical power collector which concerns on each of Examples 7-11, it carried out similarly to the above, and performed water resistance test and film resistance measurement.

또한, 예 1 및 예 7 내지 예 11의 각 예에 관한 배리어층 형성 집전체를 사용하여 시트 형상 전극(전극 시트)을 제작하였다. 즉, 니켈산 리튬 분말(정극 활물질)과 평균 입경 48㎚인 아세틸렌 블랙(도전재)과 CMC(폴리머 재료)를, 이들 재료의 질량비가 87:10:3이 되고, 또한 NV가 약 45질량%로 되도록 이온 교환수와 혼합하여, 수계의 활물질 조성물을 조제하였다. 각 예에 관한 샘플(배리어층 형성 집전체)에, 상기 배리어층 상으로부터 상기 활물질 조성물을 도포하여 건조시킴으로써 활물질층을 형성하였다. 활물질 조성물의 도포량(고형분 기준)은, 양면 합쳐 약 12.8g/㎡가 되도록 조정하였다. 활물질 조성물을 건조시킨 상태에 있어서, 집전체와 그 양면에 형성된 전극막(배리어층 및 활물질층)을 포함하는 전체의 두께는 약 80㎛였다. 이것을 전체의 두께가 64㎛가 되도록 프레스하였다.In addition, the sheet-shaped electrode (electrode sheet) was produced using the barrier layer forming electrical power collector which concerns on each of Examples 1 and 7-11. That is, the lithium nickelate powder (positive electrode active material), acetylene black (conductive material) having an average particle diameter of 48 nm, and CMC (polymer material) have a mass ratio of 87: 10: 3 and NV of about 45% by mass. It mixed with ion-exchange water so that it may become, and the aqueous active material composition was prepared. The active material layer was formed by apply | coating and drying the said active material composition to the sample (barrier layer formation collector) which concerns on each case from the said barrier layer. The coating amount (solid content basis) of the active material composition was adjusted to be about 12.8 g / m 2 combined on both sides. In the state where the active material composition was dried, the total thickness including the current collector and the electrode films (barrier layer and active material layer) formed on both surfaces thereof was about 80 μm. This was pressed so that the whole thickness might be 64 micrometers.

이와 같이 하여 얻어진 예 1, 예 7 내지 예 11에 관한 전극 시트의 시트 저항을 이하와 같이 하여 측정하였다.The sheet resistance of the electrode sheets according to Examples 1 and 7 to 11 thus obtained was measured as follows.

[시트 저항 측정][Sheet Resistance Measurement]

예 1 및 예 7 내지 예 11의 각 예에 관한 전극 시트를 2매 겹쳐 2500N의 압력을 가하고, 이 상태에서 JIS K7194에 준한 4단자 4탐침법에 의해 시트 저항[Ωㆍ㎠]을 측정하였다.Two electrode sheets according to each of Examples 1 and 7 to 11 were overlapped, and a pressure of 2500 N was applied, and sheet resistance [Ω · cm 2] was measured by a four-terminal four probe method according to JIS K7194 in this state.

상기 내수성 평가, 막 저항 측정 및 시트 저항 측정의 결과 및 각 예에 관한 배리어층의 개략 구성을 표 3 및 도 8에 나타낸다.The results of the above water resistance evaluation, film resistance measurement, sheet resistance measurement, and schematic configuration of the barrier layer according to each example are shown in Table 3 and FIG. 8.

Figure pct00003
Figure pct00003

표 3 및 도 8에 나타내어지는 바와 같이, 도전재로서 평균 입경이 다른 제1 도전 분말과 제2 도전 분말을 약 10:1 내지 3:1의 비율로 또한 합계 함유량이 약 33 내지 40질량%로 되도록 병용한 예 7 내지 예 9에 따르면, 내수 기간 3.5분 이상의 양호한 내수성을 확보하면서, 막 저항 및 시트 저항을 저감시킬 수 있었다. 또한, 후술하는 예 13 내지 예 16(표 6 참조)은, 제2 도전 분말로서 평균 입경 4㎛인 AB 대신에 평균 입경 70㎚인 AB를, 각각 예 7 내지 예 10과 동일한 비율로 사용한 예이다. 이들 예 7 내지 예 10과 예 13 내지 예 16의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 제2 도전 분말로서 배리어층의 두께보다도 평균 입경이 큰 AB를 사용한 예 7 내지 예 10에서는, 제2 도전 분말의 함유 비율이 동일한 경우, 예 13 내지 예 16보다도 한층 막 저항이 낮은(도전성이 높은) 배리어층을 형성할 수 있었다. 이것은, 도 7에 도시하는 모식도와 같이, 배리어층(33)의 두께보다도 큰 제2 도전 분말(332)의 입자가 돌출되어 배리어층(33)의 표면이 요철 형상으로 되어 있으므로 배리어층(33)과 활물질층(35)의 접촉 면적이 큰 것, 및/또는 제2 도전 분말(332)이 배리어층(33)의 두께를 관통하여 배치되어 있음으로써 상기 제2 도전 분말(332)을 개재하여 활물질층(35)과 집전체(32) 사이에 양호한 도전 패스가 형성될 수 있는 것에 기인하는 것이라 생각된다.As shown in Table 3 and Fig. 8, the first conductive powder and the second conductive powder having different average particle diameters as the conductive material were in a ratio of about 10: 1 to 3: 1 and the total content was about 33 to 40 mass%. According to Examples 7 to 9 used in combination, the film resistance and the sheet resistance could be reduced while ensuring good water resistance of 3.5 minutes or more in the water resistance period. In addition, Examples 13-16 (refer Table 6) mentioned later are examples which used AB with an average particle diameter of 70 nm instead of AB which is an average particle diameter of 4 micrometers as 2nd electroconductive powder, respectively at the same ratio as Examples 7-10. . As can be seen from the comparison between these Examples 7 to 10 and Examples 13 to 16, in Examples 7 to 10 using AB having a larger average particle diameter than the thickness of the barrier layer as the second conductive powder, the second conductive powder When the content ratios were the same, a barrier layer having a lower film resistance (higher conductivity) than Examples 13 to 16 could be formed. As shown in the schematic diagram shown in FIG. 7, since the particles of the second conductive powder 332 larger than the thickness of the barrier layer 33 protrude and the surface of the barrier layer 33 is irregular, the barrier layer 33 is formed. A large contact area between the active material layer 35 and / or the second conductive powder 332 penetrates through the thickness of the barrier layer 33, thereby interfering with the second conductive powder 332. It is believed that this is due to the fact that a good conductive path can be formed between the layer 35 and the current collector 32.

또한, 제2 도전 분말의 함유 비율이 10부보다도 많은(보다 구체적으로는 12부 이상) 예 10 및 예 11에서는 배리어층의 내수성이 저하되었다. 여기서, 예 10 및 예 11에 관한 배리어층 형성 집전체에 수계의 활물질 조성물을 부여하여 제작한 전극 시트에 대해 특별히 시트 저항의 저하가 보이지 않은 것은, 금회의 실험에서는 활물질 조성물을 부여한 후 상기 조성물을 건조시킬 때까지의 시간이 짧았기 때문이라 생각된다.In addition, in Examples 10 and 11 in which the content ratio of the second conductive powder was more than 10 parts (more specifically, 12 parts or more), the water resistance of the barrier layer was lowered. Here, the reduction in sheet resistance is not particularly observed for the electrode sheet prepared by applying the aqueous active material composition to the barrier layer-forming current collector according to Examples 10 and 11, in the present experiment, after applying the active material composition, It is considered that the time until drying was short.

또한, 예 7 내지 예 11에 관한 배리어층 형성용 조성물에 있어서도, 상기 조성물에 포함되는 도전재의 분량 중 일부가 평균 입경이 큰 제2 도전 분말인 것에 의해, 제1 도전 분말만으로 이루어지는 도전재를 동일 분량 포함하는 조성물에 비해 상기 조성물의 점도를 낮게 할 수 있는 것이 확인되었다. 따라서, 이들 예 7 내지 예 11에 관한 배리어층 형성용 조성물도 예 6과 마찬가지로 도포 시공성을 손상시키는 일 없이 고고형분화(예를 들어 NV 12% 정도 또는 그 이상, 전형적으로는 NV 12 내지 20% 정도)할 수 있는 것이라 생각된다. 이러한 고고형분의 배리어층 형성용 조성물에 따르면, 보다 내수성 및 도전성이 양호한 배리어층이 형성될 수 있다.In addition, also in the composition for barrier layer forming which concerns on Examples 7-11, a part of quantity of the electrically conductive material contained in the said composition is the 2nd electrically conductive powder with a large average particle diameter, and the electrically conductive material which consists only of 1st electrically conductive powder is the same. It was confirmed that the viscosity of the said composition can be made low compared with the composition containing a quantity. Therefore, the composition for barrier layer forming which concerns on these Examples 7-11 also has high solidification (for example, about NV12% or more, typically NV12-20%, without impairing coating workability similarly to Example 6). I think it can be done). According to the composition for barrier layer formation of such a solid content, a barrier layer with better water resistance and conductivity can be formed.

<예 8a 내지 8d><Example 8a to 8d>

예 8에 관한 배리어층 조성에 있어서, 배리어층 형성용 조성물을 조제할 때의 조작(조제 조건)이 막 저항에 미치는 영향을 검토하였다.In the barrier layer composition which concerns on Example 8, the influence which the operation (preparation conditions) at the time of preparing the composition for barrier layer formation has on film resistance was examined.

즉 상기 예 8에서는, 조제에 사용하는 제2 도전 분말의 전량과 PVDF의 전량을 NMP의 전량과 함께 교반기(플라이믹스 가부시끼가이샤로부터 입수 가능한 3축 유성 방식의 혼련기, 상품명「T.K.하이비스디스퍼믹스」를 사용하였음)에 투입하여 균일하게 용해ㆍ분산시켰다. 여기에, 사용하는 제1 도전 분말의 전량(여기서는 100g)을 1회당 15g씩(단, 마지막 1회는 10g), 5분 간격으로 순차 투입하여 배리어층 형성용 조성물을 조제하였다.That is, in Example 8, the total amount of the second conductive powder and the total amount of PVDF used for the preparation are combined with the total amount of NMP, the stirrer (a three-axis planetary kneader available from the Flymix Co., Ltd., trade name "TK Hibisdis) Permix ”was used to disperse and disperse uniformly. Here, the total amount of the first conductive powder to be used (here, 100 g) was sequentially added at a rate of 15 g per one time (wherein the last one was 10 g) at 5 minute intervals to prepare a barrier layer-forming composition.

예 8a 내지 8d에 관한 배리어층 형성용 조성물의 조제에서는, 1회당 투입하는 제1 도전 분말의 양을 예 8과는 다르게 하였다. 즉, 5분 간격으로 투입하는 제1 도전 분말의 양(즉, 제1 도전 분말의 투입률)을, 1회당 각각 5g(예 8a), 10g(예 8b), 20g(예 8c) 및 25g(예 8d)으로 하였다. 그 밖의 점에 대해서는 상기 예 8에 관한 배리어층 형성용 조성물의 조제와 마찬가지로 하여, 예 8a 내지 8d에 관한 배리어층 형성용 조성물을 조제하였다. 또한, 예 8 및 예 8a 내지 8d 중 어느 것에 있어서도 교반 속도는 일정 조건(주속 7m/초)으로 하고, 전체의 교반 시간도 동일하게 하였다.In preparation of the composition for barrier layer forming which concerns on Examples 8a-8d, the quantity of the 1st electrically conductive powder thrown in per one time was changed from Example 8. That is, the amount of the first conductive powder (that is, the input rate of the first conductive powder) to be injected at 5 minute intervals is 5 g (Example 8a), 10 g (Example 8b), 20g (Example 8c) and 25 g ( Example 8d). In other respects, the composition for forming a barrier layer according to Examples 8a to 8d was prepared in the same manner as for the preparation for the composition for forming a barrier layer according to Example 8. In addition, also in any of Example 8 and Examples 8a-8d, stirring speed was made into fixed conditions (7 m / sec of speed | rates), and the whole stirring time was also made the same.

예 8a 내지 8d에 관한 배리어층 형성용 조성물을 사용하여 예 8과 마찬가지로 배리어층 형성 집전체를 제작하고, 그들의 막 저항을 측정하였다. 얻어진 결과를 표 4 및 도 9에 나타낸다.Using the composition for barrier layer forming which concerns on Examples 8a-8d, the barrier layer forming electrical power collector was produced like Example 8, and their film resistance was measured. The obtained result is shown in Table 4 and FIG.

Figure pct00004
Figure pct00004

이들 도표에 나타내어지는 바와 같이, 상기 예 중에서는 예 8과 같은 첨가율로부터 조제한 배리어층 형성용 조성물이 가장 도전성이 좋은 배리어층이 얻어지는 것이었다. 또한, 사용하는 제1 도전 분말 전량에 대해, 1회당 투입하는 제1 도전 분말의 양을 전량의 1/10(예 8b) 내지 1/5(예 8c)의 범위로 함으로써, 1회당의 투입량이 보다 많은 경우 혹은 보다 적은 경우에 비해 도전성이 좋은 배리어층을 형성할 수 있었다.As shown in these diagrams, among the above examples, the barrier layer having the highest conductivity was obtained from the composition for barrier layer formation prepared from the same addition rate as in Example 8. Further, the amount of the first conductive powder to be added per one time is set in the range of 1/10 (example 8b) to 1/5 (example 8c) of the total amount of the first conductive powder to be used, so that the amount per dose is used. Compared with more cases or less cases, the barrier layer with better conductivity could be formed.

<예 8e><Example 8e>

예 8에서 사용한 평균 입경 35㎚인 AB(제1 도전 분말)의 휘발분은 1%이고, 평균 입경 4㎛인 AB(제2 도전 분말)의 휘발분은 0.7%이다. 본 예에서는, 이들 휘발분 함유량이 적은 AB 대신에, 평균 입경이 35㎚이고 휘발분이 1.4%인 AB(제1 도전 분말)와, 평균 입경이 4㎛이고 휘발분이 1.2%인 AB(제2 도전 분말)를 사용하여, 예 8과 동일 조성의 배리어층 형성용 조성물(즉, 제1 도전 분말:제2 도전 분말:PVDF를 30:6:64의 질량비로 포함하는 NV 9질량%의 용제계 조성물)을 동일하게 조제하였다. 이 조성물을 사용하여 예 8과 마찬가지로 배리어층을 형성하고, 또한 상기와 마찬가지로 활물질층을 형성하여 예 8e에 관한 전극 시트를 얻었다.The volatile content of AB (first conductive powder) having an average particle diameter of 35 nm used in Example 8 is 1%, and the volatile content of AB (second conductive powder) having an average particle diameter of 4 µm is 0.7%. In this example, AB (first conductive powder) having an average particle diameter of 35 nm and volatile matter of 1.4% and an average particle diameter of 4 µm and a volatile matter of 1.2% (second conductive powder) instead of AB having a small content of volatile matter. ), A composition for forming a barrier layer having the same composition as in Example 8 (i.e., a solvent composition of NV 9% by mass containing 1st conductive powder: 2nd conductive powder: PVDF in a mass ratio of 30: 6: 64) Was prepared in the same manner. Using this composition, the barrier layer was formed like Example 8, and the active material layer was formed similarly to the above, and the electrode sheet which concerns on Example 8e was obtained.

예 8 및 예 8e에 관한 전극 시트를 정극으로 사용하여 리튬 이온 전지를 제작하였다.The lithium ion battery was produced using the electrode sheet which concerns on Example 8 and Example 8e as a positive electrode.

부극으로서는 이하의 것을 사용하였다. 즉, 천연 흑연(분말)과 SBR과 CMC를, 이들 재료의 질량비가 98:1:1이고 또한 NV가 45질량%로 되도록 이온 교환수와 혼합하여, 수계의 활물질 조성물(부극 활물질 조성물)을 조제하였다. 이 조성물을 두께 약 15㎛의 장척 형상 구리박(부극 집전체)의 양면에 도포하여 건조시킴으로써 부극 활물질층을 형성하였다. 부극 활물질 조성물을 건조시킨 상태에 있어서, 집전체와 그 양면에 형성된 부극 활물질층을 포함하는 전체의 두께는 약 120㎛였다. 이것을 전체의 두께가 85㎛가 되도록 프레스하였다. 이와 같이 하여 시트 형상의 부극(부극 시트)을 제작하였다.As the negative electrode, the followings were used. That is, natural graphite (powder), SBR, and CMC are mixed with ion-exchanged water such that the mass ratio of these materials is 98: 1: 1 and NV is 45% by mass to prepare an aqueous active material composition (negative electrode active material composition). It was. The composition was applied to both sides of a long copper foil (negative electrode current collector) having a thickness of about 15 μm, and dried to form a negative electrode active material layer. In the state where the negative electrode active material composition was dried, the thickness of the whole including the current collector and the negative electrode active material layers formed on both surfaces thereof was about 120 μm. This was pressed so that the whole thickness might be 85 micrometers. In this manner, a sheet-shaped negative electrode (negative electrode sheet) was produced.

상기 부극 시트와 각 예에 관한 전극 시트(정극 시트)를 2매의 장척 형상 세퍼레이터(여기서는, 다공질 폴리에틸렌 시트를 사용하였음)와 함께 적층하고, 그 적층 시트를 장척 방향으로 권회하여 권회 전극체를 제작하였다. 이 전극체를 비수 전해질과 함께 라미네이트 필름제의 용기에 수용하여 용량 약 500㎃의 리튬 이온 전지를 구축하였다. 상기 비수 전해질로서는, EC와 DEC의 3:7(체적비) 혼합 용매에 1mol/L의 농도로 지지염(여기서는, LiPF6)을 용해한 조성의 전해액을 사용하였다.The negative electrode sheet and the electrode sheet (positive electrode sheet) according to each example were laminated together with two long separators (here, a porous polyethylene sheet was used), and the laminated sheet was wound in the long direction to produce a wound electrode body. It was. This electrode body was accommodated together with the nonaqueous electrolyte in a laminate film container to construct a lithium ion battery having a capacity of about 500 kW. As the nonaqueous electrolyte, an electrolytic solution having a composition in which a supporting salt (herein, LiPF 6 ) was dissolved in a 3: 7 (volume ratio) mixed solvent of EC and DEC at a concentration of 1 mol / L was used.

상기에서 구축한 리튬 이온 전지에 적당한 컨디셔닝 처리(예를 들어, 1/10C의 충전율로 3시간의 정전류 충전을 행하고, 계속해서 1/3C의 충전율로 4.1V까지 정전류 정전압으로 충전하는 조작과, 1/3C의 방전율로 3.0V까지 정전류 방전시키는 조작을 2 내지 3회 반복하는 초기 충방전 처리)를 행한 후, 수상 치환법에 의해 가스의 발생량을 측정하였다. 그 결과를, 각 예에 사용한 도전재의 휘발분과 함께 표 5에 나타낸다.Conditioning treatment suitable for the lithium ion battery constructed as described above (for example, constant current charge for 3 hours at a charge rate of 1/10 C, followed by charging at constant current constant voltage to 4.1 V at a charge rate of 1/3 C, and 1 After the initial charge / discharge treatment of repeating the operation of constant current discharge to 3.0V at a discharge rate of / 3C two to three times) was performed, the amount of gas generation was measured by an aqueous phase replacement method. The result is shown in Table 5 with the volatile matter of the electrically conductive material used for each example.

Figure pct00005
Figure pct00005

표 5에 나타내는 바와 같이, 제1, 제2 도전 분말 중 어느 쪽에도 휘발분이 1% 이하인 AB를 사용한 예 8에 관한 전지의 가스 발생량은 1.5mL였던 것에 대해, 보다 휘발분이 많은 AB를 사용한 예 8e에 관한 전지의 가스 발생량은 3.3mL였다. 이상으로부터, 보다 휘발분이 적은(바람직하게는 휘발분이 1% 이하인) 카본 재료를 도전재에 사용하여 배리어층을 구성함으로써, 발생 가스량을 보다 저감시키는 효과가 얻어지는 것이 확인되었다.As shown in Table 5, the amount of gas generated in the battery according to Example 8 using AB having 1% or less of volatile matter in either of the first and second conductive powders was 1.5 mL, whereas in Example 8e using more volatile AB. The gas generation amount of the battery was 3.3 mL. From the above, it was confirmed that an effect of further reducing the amount of generated gas can be obtained by forming a barrier layer using a carbon material having a less volatile content (preferably 1% or less volatile content) as the conductive material.

<예 12><Example 12>

평균 입경 40㎚인 AB와 PVDF를, 이들 재료의 질량비가 30:70이 되고 또한 NV가 약 9질량%로 되도록 NMP와 혼합하여 배리어층 형성용 조성물을 조제하였다. 이 조성물을 사용하여 예 1과 마찬가지로 집전체의 양면에 두께 약 2㎛의 배리어층을 형성하였다.AB and PVDF with an average particle diameter of 40 nm were mixed with NMP so that the mass ratio of these materials became 30:70 and NV became about 9 mass%, to prepare a composition for forming a barrier layer. Using this composition, a barrier layer having a thickness of about 2 μm was formed on both surfaces of the current collector in the same manner as in Example 1.

<예 13><Example 13>

본 예에서는, 도전재로서 평균 입경 40㎚인 AB(제1 도전 분말) 및 평균 입경 70㎚인 AB(제2 도전 분말)를 사용하였다. 상기 제1, 제2 도전 분말과 PVDF를, 이들 재료의 질량비가 30:3:67이 되고 또한 NV가 약 9질량%로 되도록 NMP와 혼합하여 배리어층 형성용 조성물을 조제하였다. 이 조성물을 사용하여 예 1과 마찬가지로 집전체의 양면에 두께 약 2㎛의 배리어층을 형성하였다.In this example, AB (first conductive powder) having an average particle diameter of 40 nm and AB (second conductive powder) having an average particle diameter of 70 nm were used as the conductive material. The said 1st, 2nd electroconductive powder and PVDF were mixed with NMP so that the mass ratio of these materials might be 30: 3: 67, and NV might be about 9 mass%, and the composition for barrier layer formation was prepared. Using this composition, a barrier layer having a thickness of about 2 μm was formed on both surfaces of the current collector in the same manner as in Example 1.

<예 14 내지 16><Examples 14 to 16>

평균 입경 40㎚인 AB와 평균 입경 70㎚인 AB와 PVDF의 질량비를 30:6:64(예 14), 30:9:61(예 15) 및 30:12:58(예 16)로 한 점 이외는 예 13과 동일하게 하여, 집전체의 양면에 두께 약 2㎛의 배리어층을 형성하였다.The mass ratio of AB having an average particle diameter of 40 nm and AB having an average particle diameter of 70 nm and PVDF is 30: 6: 64 (Example 14), 30: 9: 61 (Example 15), and 30:12:58 (Example 16). A barrier layer having a thickness of about 2 μm was formed on both surfaces of the current collector except in the same manner as in Example 13.

예 12 내지 16에 의해 제작한 배리어층 형성 집전체의 내수성 및 막 저항을 상기와 동일하게 하여 측정하였다. 그들의 결과를, 각 예에 관한 샘플의 개략 구성 및 예 1의 데이터와 함께 표 6에 나타낸다.The water resistance and the film resistance of the barrier layer forming current collector produced in Examples 12 to 16 were measured in the same manner as above. The results are shown in Table 6 together with the schematic configuration of the samples relating to each example and the data of example 1.

또한, 예 1 및 예 12 내지 16에 의해 제작한 배리어층 형성 집전체를 온도 20℃, 상대 습도 65%인 실내에 3일간 유지한 후, 각 배리어층 형성 집전체에 포함되는 수분량(흡착 수분량)을 일반적인 컬 피셔법에 의해 측정하였다. 얻어진 결과를 표 6에 아울러 나타낸다.In addition, after maintaining the barrier layer forming collectors prepared in Examples 1 and 12 to 16 in a room having a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 65% for 3 days, the amount of moisture (adsorbed moisture content) contained in each barrier layer forming collector. Was measured by a general curl fisher method. The obtained result is combined with Table 6 and shown.

또한, 상기에서 사용한 평균 입경 35㎚인 AB의 비표면적은 68㎡/g이고, 평균 입경 40㎚인 AB의 비표면적은 58㎡/g, 평균 입경 70㎚인 AB의 비표면적은 27㎡/g이다. 이들 비표면적의 값 및 각 배리어층의 조성 및 두께(여기서는 모두 2㎛)로부터, 각 예에 관한 배리어층의 단위 면적(한 변이 1㎝)당 포함되는 도전재의 비표면적(즉, 1㎝×1㎝×2㎛인 배리어층에 포함되는 도전재의 합계 표면적, 이하「함유 표면적」이라 함)을 산출하였다. 그 결과를 표 6에 아울러 나타낸다.In addition, the specific surface area of AB having an average particle diameter of 35 nm used above was 68 m 2 / g, the specific surface area of AB having an average particle diameter of 40 nm was 58 m 2 / g, and the specific surface area of AB having an average particle diameter of 70 nm was 27 m 2 / g. to be. From the values of these specific surface areas and the composition and thickness of each barrier layer (here both 2 μm), the specific surface area of the conductive material contained per unit area (one cm per side) of the barrier layer according to each example (ie, 1 cm × 1). The total surface area of the conductive material contained in the barrier layer of cm × 2 μm, hereinafter referred to as “containing surface area”) was calculated. The result is combined with Table 6 and shown.

Figure pct00006
Figure pct00006

표 6에 나타내어지는 바와 같이, 1종류의 AB만을 동일한 함유 비율로 사용한 예 1 및 예 12에 관한 배리어층에서는, 보다 평균 입경이 큰(비표면적이 작은) AB를 사용함으로써 상기 함유 표면적은 작아진다. 이 함유 표면적이 작아지면 배리어층의 흡착 수분량은 감소한다. 이러한 흡착 수분량의 감소는, 당해 배리어층을 갖는 전극 시트를 구비한 전극체를 비수 전해질과 함께 하우징에 수용하여 전지(예를 들어, 리튬 이온 전지)를 구축할 때, 상기 하우징 내로의 수분 반입량을 줄이기 위해 도움이 될 수 있다. 하우징 내로의 수분 반입을 줄이는 것은, 예를 들어 전지 구축 후에 통상의 방법에 의해 컨디셔닝을 행할 때에 발생하는 가스량을 줄이는 효과가 있으므로 바람직하다. 단, 평균 입경 35㎚인 AB를 단순히 평균 입경 40㎚인 AB로 치환한 예 12에서는, 예 1과의 비교에 있어서 배리어층의 도전성을 향상시키는 효과는 얻어지지 않는다.As shown in Table 6, in the barrier layer according to Example 1 and Example 12, in which only one type of AB was used at the same content ratio, the content surface area was reduced by using AB having a larger average particle diameter (smaller specific surface area). . When this containing surface area becomes small, the amount of adsorption moisture of the barrier layer decreases. This decrease in the amount of adsorption water is such that when the electrode body having the electrode sheet having the barrier layer is housed together with the nonaqueous electrolyte in a housing to construct a battery (for example, a lithium ion battery), the amount of moisture introduced into the housing is measured. It can help to reduce it. Reducing the water intake into the housing is preferable because it has the effect of reducing the amount of gas generated when conditioning is performed by a conventional method, for example, after battery construction. However, in Example 12 in which AB having an average particle diameter of 35 nm was simply replaced with AB having an average particle diameter of 40 nm, the effect of improving the conductivity of the barrier layer in comparison with Example 1 was not obtained.

한편, 제1 도전 분말과 상기 분말보다도 평균 입경이 큰 제2 도전 분말을 사용한 예 13 내지 예 16에 따르면, 도전재의 함유 비율의 상승에 수반되는 상기 함유 표면적의 상승(나아가서는, 흡착 수분량의 증대)을 억제하면서, 배리어층의 도전성을 향상시킬 수 있었다. 그 중에서도, 도전재로서 평균 입경이 다른 제1 도전 분말과 제2 도전 분말을 약 10:1 내지 3:1의 비율로 또한 합계 함유량이 약 33 내지 40질량%로 되도록 병용한 예 13 내지 예 15(상기 함유 표면적은 40㎠/㎠ㆍ2㎛ 이하, 보다 구체적으로는 35 내지 40㎠/㎠ㆍ2㎛의 범위에 있음)에서는, 양호한 내수성을 확보하면서 도전성을 향상시키고, 또한 흡착 수분량을 억제할 수 있었다.On the other hand, according to Examples 13 to 16 using the first conductive powder and the second conductive powder having a larger average particle diameter than the powder, the increase in the containing surface area accompanied by the increase in the content ratio of the conductive material (and further, the increase in the amount of adsorption moisture) ), The conductivity of the barrier layer could be improved. Among them, Examples 13 to 15 in which the first conductive powder and the second conductive powder having different average particle diameters were used together as a conductive material in a ratio of about 10: 1 to 3: 1 and the total content was about 33 to 40 mass%. (The said surface area is 40 cm <2> / cm <2> -2 micrometer or less, More specifically, it exists in the range of 35-40 cm <2> / cm <2> micrometer), It is possible to improve conductivity while ensuring good water resistance and to suppress the amount of adsorption moisture. Could.

이상, 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 상기 실시 형태는 예시에 불과하며, 여기서 개시되는 발명에는 상술한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail, the said embodiment is only an illustration, The invention disclosed here includes what changed and modified various specific examples mentioned above.

본 발명에 관한 리튬 이온 전지는, 상기와 같이 우수한 성능(출력 성능 등)을 가지므로, 예를 들어 자동차 등의 차량에 탑재되는 모터(전동기)용 전원으로서 적절하게 사용될 수 있다. 이러한 리튬 이온 전지는, 그들 중 복수개를 직렬 및/또는 병렬로 접속하여 이루어지는 조전지의 형태로 사용되어도 좋다. 따라서 본 발명은, 도 6에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 이러한 리튬 이온 전지(조전지의 형태일 수 있음)(10)를 전원으로서 구비하는 차량(전형적으로는 자동차, 특히 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 연료 전지 자동차와 같은 전동기를 구비하는 자동차)(1)을 제공한다.Since the lithium ion battery which concerns on this invention has the outstanding performance (output performance etc.) as mentioned above, it can be used suitably as a power supply for motors (motors) mounted in vehicles, such as an automobile, for example. Such lithium ion batteries may be used in the form of assembled batteries in which a plurality of them are connected in series and / or in parallel. Accordingly, the present invention, as schematically shown in FIG. 6, includes a vehicle (typically an automobile, in particular a hybrid vehicle, an electric vehicle) having such a lithium ion battery (which may be in the form of an assembled battery) 10 as a power source. And a motor vehicle having an electric motor such as a fuel cell vehicle.

Claims (9)

전극 활물질을 주 성분으로 하는 활물질층이 금속제의 집전체에 보유 지지된 전극이며,
상기 집전체의 표면에는 도전재와 비수용성 폴리머 재료를 함유하는 배리어층이 형성되어 있고,
여기서, 상기 도전재는 소정의 평균 입경의 제1 도전 분말과 상기 제1 도전 분말보다도 평균 입경이 큰 제2 도전 분말을 적어도 포함하고, 또한 상기 배리어층에 있어서의 상기 제1 도전 분말의 함유 비율이 상기 제2 도전 분말의 함유 비율보다도 많은, 전극.
An active material layer containing the electrode active material as a main component is an electrode held in a metal current collector,
On the surface of the current collector, a barrier layer containing a conductive material and a water-insoluble polymer material is formed,
Here, the said conductive material contains the 1st conductive powder of a predetermined average particle diameter, and the 2nd conductive powder which is larger in average particle diameter than the said 1st conductive powder, and the content rate of the said 1st conductive powder in the said barrier layer is An electrode more than the content rate of the said 2nd conductive powder.
제1항에 있어서, 상기 제2 도전 분말의 평균 입경은 상기 제1 도전 분말의 평균 입경의 2배 이상인, 전극.The electrode of Claim 1 whose average particle diameter of a said 2nd conductive powder is 2 times or more of the average particle diameter of the said 1st conductive powder. 제1항에 있어서, 상기 제2 도전 분말의 평균 입경이 상기 배리어층의 두께보다도 큰, 전극.The electrode of Claim 1 whose average particle diameter of a said 2nd electroconductive powder is larger than the thickness of the said barrier layer. 전극 활물질을 주 성분으로 하는 활물질층이 금속제의 집전체에 보유 지지된 전극을 제조하는 방법이며,
도전재와 비수용성 폴리머 재료와 상기 폴리머 재료를 용해하는 용매를 포함하는 배리어층 형성용 조성물을 조제하는 것과,
상기 집전체에 상기 배리어층 형성용 조성물을 부여하여 상기 집전체의 표면에 배리어층을 형성하는 것 및,
상기 배리어층이 형성된 집전체에 수계의 활물질 조성물을 부여하여 활물질층을 형성하는 것을 포함하고,
여기서, 상기 배리어층 형성용 조성물은, 상기 도전재로서 소정의 평균 입경의 제1 도전 분말과 상기 제1 도전 분말보다도 평균 입경이 큰 제2 도전 분말을 적어도 사용하고, 또한 상기 제1 도전 분말의 함유 비율이 상기 제2 도전 분말의 함유 비율보다도 많아지도록 조제되는, 전극 제조 방법.
It is a method of manufacturing the electrode hold | maintained in the metal electrical power collector whose active material layer which uses an electrode active material as a main component,
Preparing a barrier layer-forming composition comprising a conductive material, a water-insoluble polymer material and a solvent in which the polymer material is dissolved;
Providing the barrier layer-forming composition to the current collector to form a barrier layer on the surface of the current collector;
It includes forming an active material layer by applying an aqueous active material composition to the current collector on which the barrier layer is formed,
Here, the said barrier layer forming composition uses the 1st electroconductive powder of a predetermined average particle diameter, and the 2nd electroconductive powder whose average particle diameter is larger than a said 1st electroconductive powder as said electroconductive material, and the said 1st electroconductive powder of The electrode manufacturing method prepared so that content rate may become more than content rate of the said 2nd conductive powder.
제4항에 있어서, 상기 배리어층 형성용 조성물은, 상기 제2 도전 분말 및 상기 비수용성 폴리머 재료를 상기 용매와 혼합한 후, 상기 혼합물에 상기 제1 도전 분말을 혼합하여 조제되는, 전극 제조 방법.The electrode manufacturing method according to claim 4, wherein the barrier layer-forming composition is prepared by mixing the second conductive powder and the non-aqueous polymer material with the solvent, and then mixing the first conductive powder with the mixture. . 제5항에 있어서, 상기 배리어층 형성용 조성물을 구성하는 용매는 유기 용제인, 전극 제조 방법.The electrode manufacturing method of Claim 5 whose solvent which comprises the said composition for barrier layer formation is an organic solvent. 제1항에 기재된 전극을 사용하여 구축된, 전지.A battery constructed using the electrode according to claim 1. 제1항에 기재된 전극을 정극으로 사용하여 구축된, 리튬 이온 전지.The lithium ion battery built using the electrode of Claim 1 as a positive electrode. 제8항에 기재된 리튬 이온 전지를 구비하는, 차량.A vehicle comprising the lithium ion battery according to claim 8.
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